Introducao_STT408_100322

STT408 – Introdução àEngenharia de Transportes

Prof. Dr. João Alexandre Widmer

1. A Natureza e os Métodos da Engenharia de Transportes

O Sistema de Transporte

Parte indispensável da infra-estrutura de qualquer região

Grau de desenvolvimento de uma sociedade pode ser medido

pela sofisticação do seu sistema de transporte (Império

Romano, Portugal & Espanha, Inglaterra & França, 1º Mundo)

Fornece mobilidade à sociedade, permitindo seu

funcionamento (matérias-primas, produtos, trabalho)

O Sistema de Transporte

As opções de trabalho, lazer e consumo, o acesso à saúde,

educação, cultura e informação dependem da qualidade do

sistema de transportes

O desenvolvimento econômico de uma região depende

fundamentalmente da qualidade do sistema de transportes

que a serve

Definições

Engenharia de Transportes

A aplicação de princípios tecnológicos e científicos ao planejamento,

projeto funcional,

administração e gerenciamento

de instalações para qualquer modalidade de transporte, de forma a permitir a movimentação de pessoas e bens de modo seguro, rápido, confortável, conveniente e econômico, com um mínimo de interferência no meio ambiente natural

Definições

Engenharia de Tráfego

O ramo da engenharia de transportes que lida com

o planejamento e o projeto geométrico de redes viárias,

terminais e áreas adjacentes

o controle do tráfego de veículos nestes locais; e

o seu relacionamento com outras modalidades de transporte

Campo e Natureza daEngenharia de Transportes


Área de estudo multidisciplinar:

Engenharia Civil, Mecânica dos Solos, Economia,

Geografia, Pesquisa Operacional, Planejamento Urbano e

Regional, Probabilidade e Estatística, Arquitetura, Física,

Matemática, Psicologia, Sociologia, etc.



Objetivo:

Descobrir a melhor combinação possível dos equipamentos

(veículos, vias, etc.) e da sua foram de operação numa

determinada “região”

Especialização dos engenheiros civis é feita através de pós-

graduação



Na graduação são apresentados os conceitos principais e é

dada uma visão geral dos problemas abordados em

Engenharia de Transportes e das técnicas usadas na sua

solução

O Campo da Engenharia de Transportes

Planejadores e Executoresda Política Nacional

Planejadores e Executoresdo Desenvolvimento Regional

Economistas de Transportes

Planejadores e Engenheiros de Sistemas de TransportePlanejadores de Transportes Urbanos

Planejadores de Transportes a Nível Estatal ou LocalPlanejadores Estratégicos em Companhias de Transporte (e.g.

ferrovias, cias de transporte aéreo, etc.)Planejadores de Transporte Nacional e Engenharia de sistemas

Advogados de Transportes

Outros Profissionais em Transportes

Engenheiros de Operação e Manutenção de Transporte

Engenheiros de TráfegoAnalistas de Sistemas de Transporte

Engenheiros de Veículos de TransporteEngenheiros AutomotivosEngenheiros Aeronáuticos

Engenheiros Mecânicos FerroviáriosEngenheiros Navais

Engenheiros de Projeto de Infraestrutura de Transportes

Engenheiros RodoviáriosEngenheiros Civis Ferroviários

Engenheiros de Terminais

Áreas de Apoio CorrelatasMecânica dos Solos

EstruturasMecânica dos Fluídos

Processamento de Materiais

Áreas de Apoio CorrelatasMecânica

Mecânica dos FluídosTermodinâmica

EstruturasProcessamento de Materiais

Áreas de Apoio CorrelatasPesquisa Operacional

EstatísticaProcessamento de Dados

Administração

2. A Organização dos Sistemas de Transportes

Entidades Atuantes

Fornecedores de serviços de transportes: ferrovias,

companhias aéreas, companhias de navegação, empresas de

transporte rodoviário de passageiros e cargas

Fornecedores de infra-estrutura de transportes:

operadores de portos, aeroportos, túneis, pontes, rodovias,

etc.

Planejadores dos sistemas de transportes: entidades que

estabelecem políticas de transporte e normas que regulam a

operação e o desenvolvimento do sistema de transporte

Organização do Sistema de Transporte

Governo FederalMinistério dos Transportes:

Planejamento, regulamentação, custeio e

órgãos operadoresGovernos Estaduais

Secretaria de Transportes: Planejamento,

regulamentação, custeio e órgãos operadores

Fornecedores de Componentes:

Veículos, Infra-estrutura, etc.

Fornecedores de Serviços de Transporte:

Ferrovias, Cias Aéreas, Cias de Navegação, Transporte

Rodoviário

Governos LocaisSecretaria de Transportes:

Planejamento, regulamentação, custeio e

órgãos operadores

Auto-transporte:Carro Particular, Empresas

com Frota Própria

Infra-estrutura:Estradas, Portos, Aeroportos,

Ferrovias, etc.

Órgãos Governamentais

DER-GOINFRAERO

DER-PEDECEA

DAER-RSANTAQ

Secretaria Munic.Tranportes

DH-SPANAC

METROBELDAESPANTT

DSVEMURB

DER-SPDNIT

CETARTESPDENATRAN

MUNICIPAISESTADUAISFEDERAIS

Organismos Internacionais

UIC, AREA, AARTRANSPORTE FERROVIÁRIO

FHWA, TRRL, LPC

AASTO, ITE, SAETRANSPORTE RODOVIÁRIO

Conferências de Fretes

American Bureau of Shipping

Lloyd’s Register os ShippingTRANSPORTE HIDROVIÁRIO

ICAO, IATA, FAATRANSPORTE AÉREO

US Army Corps of Engineers

TRB, ASCE, NTSBTODAS AS MODALIDADES

3. Tecnologia dos Transportes

Pré-Requisitos de umaTecnologia de Transportes

1. Dar ao objeto sendo transportado (pessoas ou carga) mobilidade, ou seja, a capacidade de ser movimentado sem que ele seja danificado no processo;

2. Dar ao objeto a capacidade de locomoção, ou seja, a capacidade de controlar o seu deslocamento através da aplicação de forças para aceleração e desaceleração, para superar a resistência natural ao movimento e para guiar o objeto de modo a evitar colisões ou acidentes, sem que isto provoque danos às pessoas e/ou cargas;

3. Proteger o objeto de deterioração ou danos que possam ocorrer como efeitos colaterais do processo de transporte.

Formas Naturais de Transportes

As tecnologias de transporte são baseadas nos

processos naturais de transporte:

Capacidade de caminhar dos seres humanos e animais,

que também podem carregar objetos;

Movimento de fluídos nos rios e na atmosfera, que

também podem transportar objetos.

Formas Naturais de Transportes

Novas tecnologias são criadas através da modificação e da adaptação dos processos naturais:

Veículos terrestres:carrinho de mão, carroça, trem e automóvel;

Veículos aquáticos: balsa, canoa, barco a vela, navio, submarino;

Veículos aéreos: balão, dirigível, avião, foguete;

Outras tecnologias: aqueduto, oleoduto, esteira transportadora, tubos pneumáticos para transporte de cimento e cereais, etc.

Técnicas de Transportes

Formas naturais de transporte não são

adequadas à sociedade moderna

Várias tecnologias foram desenvolvidas para

atender estas necessidades


Nos veículos terrestres, o animal de carga ou ser

humano é substituído por uma máquina capaz de

executar a mesma tarefa:

Mobilidade é obtida através do uso de rodas, esteiras,

colchões de ar ou levitação magnética;

Locomoção é obtida através de um motor (interno ou

externo) e um sistema de controle direcional (interno

ou externo);

Contêiner protege a carga de deterioração e danos.


Além disto, uma via previamente preparada:

Permite a obtenção de velocidades mais altas;

Reduz a resistência ao movimento;

Permite um melhor aproveitamento da potência do

veículo;

Aumenta a capacidade de carga; e

Diminui os danos causados pelo transporte à carga.


1. Veículos terrestres:

Caminhões, trens, tratores de esteira, etc.

Substituem pessoas e animais no transporte de carga e de pessoas

Possuem rodas ou esteiras para mobilidade, contêiner para carga ou passageiros, e um sistema de propulsão e controle

As esteiras servem de via


1. Veículos terrestres:

Vias (estradas e ferrovias): reduzem a potência requerida para movimentação, aumenta a capacidade de carga e diminuem os danos causados à carga pelo transporte

Tração é aplicada via torque nas rodas motrizes

Controle é feito através de forças de atrito ou de reação nas rodas.

Tecnologias de Transportes

2. Veículos que viajam imersos em fluidos:

Aviões, navios, chatas, dirigíveis, aerobarcos, submarinos, etc.

Mantidos no nível apropriado pela flutuabilidade ou pela sustentação causada pelo escoamento do fluido ao redor de um aerofólio ou hidrofólio

Possuem um leme para controle direcional, propulsores (hélices ou turbinas) para mobilidade, contêiner para carga e passageiros


2. Veículos que viajam imersos em fluidos:

Usam vias naturais (oceanos e aerovias) ou vias preparadas (canais e hidrovias)

3. Outras tecnologias:

Oleodutos, tubos pneumáticos, esteiras, etc.

4. Componentes dos Sistemas de Transportes

Componentes de um Sistemade Transportes

Grande diversidade de técnicas de transporte.

Grande diversidade de componentes num sistema de

transporte.

A abordagem sistêmica permite identificar um conjunto

de componentes funcionais que é comum a todas as

modalidades e sistemas.

Componentes funcionais podem ter diferenças geradas

pelas características de cada técnica.

Componentes Funcionaisdos Sistemas de Transportes

Objeto a ser transportado: pessoas ou objetos

Veículos:

Dão mobilidade e proteção às cargas

Sistemas de tração e direção interno (caminhão) ou

externos (trens, comboio de chatas)

Dispositivos de unitização de cargas:

Contêineres e paletes

Proteção de cargas

Não possuem mobilidade


Vias:

Estrada, rua, calçada, hidrovia, aerovia, etc.

Projetadas e construídas em função dos veículos

Interseções:

Esquina, trevo, aparelho de mudança de via, etc.

Cruzamento de vias;

Controle de fluxo para evitar acidentes


Terminais:

Parada de ônibus, aeroporto, porto, etc.

Onde é feito a mudança de modo (transbordo)

Plano de operações:

Tabela de horários, sistema SEMCO, etc.

Conjunto de procedimentos para manter o sistema em

funcionamento ordenado e seguro

Estacionamento de Veículos

Estoque de Contêiners

Entrada/Saída do Objeto no Sistema

Descarregamento de Veículos

Carregamento de Contêiners

Descarregamento de Contêiners

Carregamento de Veículos

Veículos Movem-se ao Longo da Via

Veículos Passam de uma Via para Outra

Regras de Funcionamento dos Componentes e

Critérios de Interação

TERMINAL

VIAS

INTERSEÇÕES

PLANOS OPERACIONAIS

LEGENDA

Objeto

Contêiner

Veículo

Sistema de transporte

Velocidade da correia

Esquema de bombeamento

Tabela de horários

Tabela de horários

Plano de Operações

Junções de esteiras

ConexõesCruzamento de aerovias

Aparelhos de mudança de viaInterseção

Suportes e roletesTubulaçãoAeroviaLinhaVia

EsteiraLíquido nas bombas e dutosAeronaveTremVeículo

Esteira e coberturaTubulaçãoCabine de

passageirosVagãoContêiner

Instalações para estocagem e carregamento

Terminal petrolíferoAeroporto

Plataformas de embarque e

desembarqueTerminal

CarvãoPetróleo e derivadosPassageirosCargaTráfego

ESTEIRAOLEODUTOCIA. AÉREAFERROVIACOMPONENTE

5. Redes de Transportes

Redes de Transporte

A demanda por transporte se faz de uma origem para um destino

É necessário levar em conta, em qualquer estudo, a localização espacial das instalações fixas dos sistemas de transportes:

Terminais

Vias

InterseçõesO conceito matemático de redes pode ser usado para representar as características das instalações fixas e dos fluxos de veículos em cada componente

Redes de Transporte

Uma rede é uma maneira organizada e eficiente de se

organizar e estocar estas informações

Uma rede é um conceito matemático que pode ser

usado para descrever quantitativamente os sistemas de

transporte

Componentes de uma rede de transportes:

Tramos ou links

Nós

Redes de Transporte

Representação do fluxo de veículos, pessoas e objetos

entre pontos servidos por um sistema de transporte

Arco: uma ligação entre dois pontos

Nó: Interseção de dois arcos (ou links, ou tramos)

Representação Matricial daRede de Transporte

0111006Juruaia

1000105Coqueiral

1000004Lambari

1010103Aguanil

0101012Clavaral

0000101Cana Verde

654321Origem

Destino

Representação Matricial daRede de Transporte

mij = 1, se existe arco i ⇒ j

mij = 0, caso contrário

A representação matricial permite um tratamento

sistematizado de redes complexas, e permite também a

extensão do conceito de rede para armazenagem de

características de cada arco – tais como comprimento do

arco, tempo de viagem, volume de tráfego, capacidade,

etc.

Hierarquia e Classificação de Vias

Classificação funcional – útil para entendimento da

complexidade do sistema de transporte, permitindo uma

comunicação mais clara entre os administradores,

engenheiros, planejadores, etc.

Sistema Viário Rural (AASHTO)

65-75%Vias locais

20-25%Vias coletoras

6-12%Vias arteriais primárias e secundárias

2-4%Vias arteriais primárias

EXTENSÃONÍVEL DE HIERARQUIA

Sistema Viário Urbano (AASHTO)

10-30%65-80%Vias locais

5-10%5-10%Vias coletoras

65-80%15-25%Vias arteriais primárias e secundárias

40-65%5-10%Vias arteriais primárias

VOLUMEEXTENSÃONÍVEL DE HIERARQUIA

Documents

Introducao_STT408_100322