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ENGENHARIA DE DUTOS

Tópicos em Projetos de Dutos

Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresImplantação de Faixa de Dutos

Tales Simões [email protected]

TALES SIMÕES MATTOS- SULGAS 2012

As Faixas de Dutos delimitam o domínio para a instalação das linhas (dutos) que transportam produtos e matéria-prima, tais como:

PETRÓLEO;

ÁLCOOL;

GAS;

GASOLINA;

ETANOL;

DERIVADOS EM GERAL;

ADUTORAS;

FIBRA-ÓTICA.



A implantação de Faixas de Dutos exige a combinação de diversas disciplinas como:

CARTOGRAFIA;

GEOLOGIA;

GEOTECNIA;

TOPOGRAFIA;

AEROFOTOGRAMETRIA;

ENGENHARIA CIVIL;

ENGENHARIA MECÂNICA;

ENGENHARIA AMBIENTAL;



O curso apresenta a metodologia para a Implantação de Faixas de Dutos com foco nos seguintes tópicos:

Introdução a Cartografia;

Intodrução a Topografia;

Sistema Posicionamento por Satélites;

Aerofotogrametria;

Implantação de Faixa de Dutos;



Introdu ção a CartografiaResumo dos conhecimentos necessários para o entendi mento e uso adequado do material cartográfico gerado para a im plantação da faixa de dutos (Plantas com ortofotos georreferenci adas –Ortofotocartas).


Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresIntrodução a Cartografia

1 Cartografia

– A Cartografia segundo a ICA (Associação Internacional de Cartografia) édefinida como a arte, ciência e tecnologia de produzir mapas, juntamente com seu estudo com documentos científicos e trabalhos de arte.

Podemos ainda definir a Cartografia como um método científico que se destina a expressar fatos e fenômenos observados na superfície da Terra, ou qualquer outra superfície mensurável.



2 Conceitos Cartográficos

• Superfície TerrestreA superfície terrestre é composta pela superfície dos oceanos, mares, lagos e rios e também pela superfície topográfica dos continentes.

• Como a gente representa isso???

A esfera é a forma mais apropriada?




• Modelos de Representação da Superfície Terrestre

• REAL: Este modelo representaria a Terra exatamente como ela é, mas devido a extrema irregularidade da superfície terrestre, até o momento não existem definições matemáticas capazes de tal representação.

• GEÓIDE: Representa a superfície terrestre através de uma superfície fictíciacorrespondendo à superfície do nível médio do mar homogêneo (ausência de correntezas, ventos, variação de densidade da água, etc.) supostamente prolongado por sob continentes. Essa superfície se deve, principalmente, às forças de atração (gravidade) e força centrífuga (rotação da Terra).

A GEODÉSIA é a ciência aplicada que estuda a forma, as dimensões e o campo de gravidade da Terra.

• ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO: Pela necessidade da simplificação da representação da forma do planeta, adota-se uma superfície conhecida, que é o elipse, onde o Elipsóide é a superfície de referência utilizada nos cálculos que fornecem subsídios para a elaboração de uma representação cartográfica.

• Esfera: É o modelo mais simples, onde a Terra é representada como uma esfera, sendo o modelo que menos se assemelha à forma real da Terra.




O elipsóide de revolução é um sólido de descrição matemática relativamente simples e que se aproxima muito mais do geóide do que “uma esfera perfeita”

O geóide é uma superfície de gravidade constante, que nos oceanos coincide com o “nível médio dos mares” e nos continentes seria a posição ocupada pela superfície dos oceanos “se o relevo não tivesse no caminho”

O geóide é uma superfície de gravidade constante, que nos oceanos coincide com o “nível médio dos mares” e nos continentes seria a posição ocupada pela superfície dos oceanos “se o relevo não tivesse no caminho”

A superfície topográfica édefinida pelo solo, inclusive o solo do fundo dos rios, lagos, mares e oceanos.

O elipsóide de revolução é um sólido de descrição matemática relativamente simples e que se aproxima muito mais do geóide do que “uma esfera perfeita”

A superfície terrestre é composta basicamente pela superfície dos oceanos, mares, lagos e rios e também pela superfície topográfica dos continentes acima dos mares, lagos e rios




DATUM – É um sistema de referência utilizado para o cômputo ou correlação de um levantamento. Existem dois tipos de Datum: O vertical e o horizontal

• Vertical – é uma superfície de nível utilizada no referenciamento das altitudes.

• Horizontal – é definido pela forma e tamanho de um elipsóide, assim como sua posição relativa ao geóide. (concêntrico com a Terra ou não).

No caso brasileiro adota-se o Sistema Geodésico Sul Americano - SAD 69 que será aceito até 2014.

A partir desta data deverá ser utilizado o SIRGAS 2000.



3 Projeções Cartográficas

Para aplicações práticas necessitamos de uma representação plana da Terra.

A maior dificuldade está na transferência de tudo que existe na superfície curva (Terra) para uma representação plana (Mapa)

As projeções que minimizam as imperfeições são as projeções sobre superfícies facilmente desenvolvidas, como o cilindro e o cone.

TALES SIMÕES MATTOS - SULGAS 2012


4 Sistemas de Coordenadas

• Linha dos Pólos ou Eixo da Terra – É a reta que une o pólo Norte ao pólo Sul e em torno do qual a Terra gira.

• Equador – É o círculo máximo da Terra, cujo plano é normal à linhas dos pólos.

• Paralelos – São os círculos cujos planos são paralelos ao plano do equador. A medida que se afastam do Equador os paralelos vão diminuindo de tamanho até se transformarem num único ponto em cada pólo.

• Meridianos – São as seções elípticas cujos planos contém as linhas dos pólos e que são normais aos paralelos. Todos os meridianos se cruzam entre si e o meridiano de origem é o de GREENWICH (0º).


• Coordenadas Cartesianas

– É um sistema de eixos ortogonais no plano ou no espa ço, constituído de duas ou três retas orientadas X Y (Z) perpendiculares entre si, onde a origem é o cruzamento entre os eixos. A posição de um ponto neste sistema de coord enadas é definida , de forma unívoca, pelas coordenadas cartesianas retangulares P(x, y, z).



• Coordenadas Esféricas

– Um ponto pode ser determinado de forma unívoca, pe lo afastamento r entre a origem do sistema e o ponto R considerado, pelo ângulo ββββ formado pelo segmento OR e a projeção ortogonal deste sobre o plano XY e pelo ângulo αααα que a projeção do segmento OR sobre o plano xy forma com o semi-ieixo OX.



4 Sistemas de Coordenadas• Coordenadas Geográficas

– Cada ponto da superfície terrestre está situado na i nterseção entre um meridiano e um paralelo.

– As medidas são feitas em ângulos e representadas po r Latitude e Longitude

– Latitude –• É o arco contado sobre o meridiano do lugar indo do

Equador até o lugar considerado. Sendo, por convenção, positiva no hemisfério Norte e negativa no hemisfério Sul. Sua variação é de:

• 0º a 90º N ou 0º a + 90º;0º a 90º S ou 0º a - 90º

– Longitude –• É o arco de equador contado desde o meridiano de

origem (GREENWICH) até o meridiano do ponto considerado. Por convenção a longitude varia de 0º a + 180º no sentido leste de Greenwich e de 0º a - 180ºno sentido oeste de Greenwich.



4 Sistemas de Coordenadas• Altitude

– A determinação da altitude de um ponto está associad a ao referencial adotado, conforme representação abaixo:

Onde:

H – altitude ortométrica;

h – altitude geométrica;

N – ondulação do geóide



5 Sistemas de Projeções UTM

– O sistema de projeções mais utilizado é o sistema UT M – Universal Transversa de Mercator, desenvolvido na 2ª Guerra Mu ndial.

– Sua principal vantagem é a propriedade da conformida de, onde os ângulos das figuras representadas não se alteram, m antendo a forma das figuras representadas.




– O mundo é dividido em 60 fusos, com 6º de longitude c ada.

– Os fusos são numerados de um a sessenta começando n o fuso 180º a 174ºW Gr. (O Brasil está entre os fusos 18 e 25).

– O quadriculado UTM está associado ao sistema de coor denadas plano-retangulares.

– Um eixo coincide com a projeção do Meridiano Centra l do fuso (eixo N apontando para Norte) e o outro eixo coincide com o do Equador.




– Só o Meridiano Central e o Equador são linhas retas.

– No eixo do Equador a origem do sistema está associad a a coordenada 500.000 metros.

– No eixo do Meridiano Central a origem no sentido no rte estáassociada a coordenada 0 metros e 10.000.000 metros no sentido sul.

– Eliminam-se assim coordenadas negativas.



5 Sistemas de Projeções UTM– O Sistema UTM é utilizado entre as Latitudes 84º N e 80º S.

– Além desses paralelos a projeção adotada mundialmente é a Estereográfica Polar Universa.

– Em um fuso UTM (tangente) o fator de escala éigual a 1(um) no meridiano central e aproximadamente igual a 1.0015 (1/666) nos extremos do fuso.

– Desta forma, a atribuição de um fator de escala k = 0,9996 ao meridiano central do sistema UTM (o que faz com que o cilindro tangente se torne secante), assegura um padrão mais favorável de deformação em escala ao longo do fuso.

– O erro de escala fica limitado a 1/2.500 no meridiano central, e a 1/1030 nos extremos do fuso.




Fusos UTM contados a partir de Greenwich



6 Sistema Geodésico Brasileiro (SGB)

– O Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) é definido a pa rtir de um conjunto de pontos geodésicos implantados na superfície terrest re delimitada pela fronteira do país.

– Ele pode ser dividido em duas componentes: os datum horizontal e vertical, compostos pelos sistema de coordenadas e superfície s de referência (elipsóide e geóide) e a rede de referência, consis tindo das estações monumentadas, as quais representam a realização fís ica do sistema.

– O IBGE possui a atribuição de estabelecer e manter as estruturas geodésicas no Brasil.



6 Sistema Geodésico Brasileiro (SGB)– Datum Horizontal – SAD 69

Superfície de referência : Elipsóide Internacional de 1967(UGGI67).

semi-eixo maior : 6378160 metros.

achatamento : 1/298.25

Ponto datum : Vértice Chuá,

Coordenadas geodésicas:

latitude 19°45 ′ 41″.6527 S

longitude 48°06 ′ 04″.0639 W

Azimute (Chuá – Uberaba) 271°30 ′ 04″.05

– Datum Vertical –

Marégrafo de Imbituba/SC

Este elipsóide não é concêntrico.

A partir de 2014 o SAD 69 não será mais adotado, sen do substituído pelo SIRGAS 2000, um elipsóide concêntrico, muito s emelhante ao WGS 84.




– Cartas ao Milionéssimo



7 Representações– GLOBO

• Representação cartográfica sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos aspectos naturais e artificiais de uma figura planetária, com finalidade cultural e ilustrativa.



7 Representações– CARTA

• É a representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos artificiais e naturais de uma área tomada de uma superfície planetária, subdividida em folhas delimitadas por linhas convencionais - paralelos e meridianos - com a finalidade de possibilitar a avaliação de pormenores, com grau de precisão compatível com a escala.



7 Representações

– PLANTA• a planta é um caso particular de carta. A representação se restringe a

uma área muito limitada e a escala é grande, consequentemente o número de detalhes é bem maior.

• É uma Carta que representa uma área de extensão suficientemente restrita para que a sua curvatura não precise ser levada em consideração, e que, em conseqüência, a escala possa ser considerada constante.



7 Representações• POR IMAGEM

– MOSAICO• é o conjunto de fotos de uma determinada área, recortadas e montadas

técnica e artísticamente, de forma a dar a impressão de que todo o conjunto é uma única fotografia.

– ORTOFOTOCARTA• é uma ortofotografia - fotografia resultante da transformação de uma foto

original, que é uma perspectiva central do terreno, em uma projeção ortogonal sobre um plano - complementada por símbolos, linhas e georreferenciada, com ou sem legenda, podendo conter informações planimétricas.



7 Representações• POR IMAGEM

– ORTOFOTOCARTA



8 Escala

• É definida como a razão entre a medida representativ a de uma distância na carta e a medida real desta distância no terreno.

distância na carta dESCALA = _________________________________ = ____ = d / D

distância no terreno D

• Por exemplo em uma carta de escala 1/50.000 a distâ ncia de 1 cm na carta corresponde a distância no terreno de:

1 cm 1 ________ = _______ => D = 1 cm x 50.000 / 1 = 0,01 m x 50.000 = 500 m

D 50.000

• As escalas podem ser de redução (1:n), ampliação (n :1) ou naturais (1:1).

• Seu valor é adimensional, ou seja, não tem dimensão (unidade). Escrever 1:100 significa que uma unidade no desenho equivale a 100 unidades no terreno.



8 Escala• A escala deve constar na carta, podendo ser represe ntada de duas formas:

– Numérica• Representada por frações, cujo denominadores repres entam as

dimensões naturais e os numeradores representam as dimensões correspondentes na carta.

» 1 / 25.000» 1 : 25.000

– Gráfica.• É um segmento de reta dividido de modo a permitir a medida de

distância na carta. O uso da escala gráfica possui a vantagem de ser reduzida ou ampliada juntamente com a carta.



8 Escala



8 Escala

• Principais escalas e suas aplicações



8 Escala

• Como interpretar uma escala:

– 1: 1.000 - quer dizer que o elemento está representad o 1000 vezes menor do que ele realmente é.

– 1:1 - o elemento está representado em tamanho natural .

– 1:100 - o elemento é representado 100 vezes menor.

• Cuidado com o emprego dos termos “menor”e “maior”! Entre as escalas seguintes, qual pode ser considerada “maior”? E “menor”?

– Por que?

– 1:100 1:1.000 1:250.000



8 Escala

Em todos os desenhos o quadrado representado possui 1 km de lado.



9 Precisão Gráfica• É a menor grandeza medida no terreno, capaz de ser r epresentada em desenho

na mencionada Escala.

• A experiência demonstrou que o menor comprimento gr áfico que se pode representar em um desenho é de 1/5 de milímetro ou 0 ,2 mm, sendo este o erro admissível.

• Fixado esse limite prático, pode-se determinar o er ro tolerável nas medições cujo desenho deve ser feito em determinada escala. O erro de medição permitido será calculado da seguinte forma:



9 Precisão Gráfica• Qual a menor dimensão que pode ser medida no desenh o?

e = 0,0002 metros x 10.000 = 2 metros

LOGO........

ESQUECE....

Você não vai ver NADA MENOR QUE 2 METROS na escala de 1:10.000



10 Orientação

Para o posicionamento relativo de direção ficam def inidos três vetores associados a cada ponto:

•Norte Verdadeiro ou de Geográfico - Com direção tang ente ao meridiano (geodésico) passante pelo ponto e apontad o para o Pólo Norte.

•Norte Magnético - Com direção tangente à linha de for ça do campo magnético passante pelo ponto e apontado para o Pól o Norte Magnético.

•Norte da Quadrícula - Com direção paralela ao eixo N (que coincide com o Meridiano Central do fuso) do Sistema de Projeção UTM no ponto considerado e apontado para o Norte (sentido positi vo de N).



10 Orientação

• Azimute: É o ângulo formado entre a direção Norte-Su l e a direção considerada, contado a partir do Pólo Norte, no sentido horário.

• Rumo: É o menor ângulo que uma direção faz com a Dir eção Norte- Sul.Após o valor do rumo deve ser indicado o quadrante geográfico a que o mesmo pertence, ou seja: NO, NE, SO ou SE.

Azimute Rumo


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