Introdução a Engenharia de Transportes

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STT408 – Introdução à
Engenharia de Transportes
Prof. Dr. João Alexandre Widmer
1. A Natureza e os Métodos da 
Engenharia de Transportes
O Sistema de Transporte
ƒ Parte indispensável da infra-estrutura de qualquer região
ƒ Grau de desenvolvimento de uma sociedade pode ser medido 
pela sofisticação do seu sistema de transporte (Império 
Romano, Portugal & Espanha, Inglaterra & França, 1º Mundo)
ƒ Fornece mobilidade à sociedade, permitindo seu 
funcionamento (matérias-primas, produtos, trabalho)
O Sistema de Transporte
ƒ As opções de trabalho, lazer e consumo, o acesso à saúde, 
educação, cultura e informação dependem da qualidade do 
sistema de transportes
ƒ 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
ƒ o planejamento e o projeto geométrico de redes viárias, 
terminais e áreas adjacentes
ƒ o controle do tráfego de veículos nestes locais; e
ƒ o seu relacionamento com outras modalidades de transporte
Campo e Natureza da
Engenharia de Transportes
Engenharia de Transportes
ƒ 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.
Campo e Natureza da
Engenharia de Transportes
Engenharia de Transportes
ƒ Objetivo:
Descobrir a melhor combinação possível dos equipamentos 
(veículos, vias, etc.) e da sua foram de operação numa 
determinada “região”
ƒ Especialização dos engenheiros civis é feita através de pós-
graduação
Campo e Natureza da
Engenharia de Transportes
Engenharia de Transportes
ƒ 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 Executores
da Política Nacional
Planejadores e Executores
do Desenvolvimento Regional
Economistas de 
Transportes
Planejadores e Engenheiros de Sistemas de Transporte
Planejadores de Transportes Urbanos
Planejadores de Transportes a Nível Estatal ou Local
Planejadores 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 Tráfego
Analistas de Sistemas de Transporte
Engenheiros de Veículos de Transporte
Engenheiros Automotivos
Engenheiros Aeronáuticos
Engenheiros Mecânicos Ferroviários
Engenheiros Navais
Engenheiros de Projeto de 
Infraestrutura de Transportes
Engenheiros Rodoviários
Engenheiros Civis Ferroviários
Engenheiros de Terminais
Áreas de Apoio Correlatas
Mecânica dos Solos
Estruturas
Mecânica dos Fluídos
Processamento de Materiais
Áreas de Apoio Correlatas
Mecânica
Mecânica dos Fluídos
Termodinâmica
Estruturas
Processamento de Materiais
Áreas de Apoio Correlatas
Pesquisa Operacional
Estatística
Processamento de Dados
Administração
2. A Organização dos Sistemas 
de Transportes
Entidades Atuantes
ƒ Fornecedores de serviços de transportes: ferrovias, 
companhias aéreas, companhias de navegação, empresas de 
transporte rodoviário de passageiros e cargas
ƒ Fornecedores de infra-estrutura de transportes:
operadores de portos, aeroportos, túneis, pontes, rodovias, 
etc.
ƒ 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 Federal
Ministério dos Transportes: 
Planejamento, 
regulamentação, custeio e 
órgãos operadores
Governos 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 Locais
Secretaria 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
DSV
EMURB
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 uma
Tecnologia 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:
ƒ Capacidade de caminhar dos seres humanos e animais, 
que também podem carregar objetos;
ƒ 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:
ƒ Veículos terrestres:carrinho de mão, carroça, trem e 
automóvel;
ƒ Veículos aquáticos: balsa, canoa, barco a vela, navio, 
submarino;
ƒ Veículos aéreos: balão, dirigível, avião, foguete;
ƒ Outras tecnologias: aqueduto, oleoduto, esteira 
transportadora, tubos pneumáticos para transporte de 
cimento e cereais, etc.
Técnicas de Transportes
ƒ Formas naturais de transporte não são 
adequadas à sociedade moderna
ƒ Várias tecnologias foram desenvolvidas para 
atender estas necessidades
Técnicas de Transportes
Nos veículos terrestres, o animal de carga ou ser 
humano é substituído por uma máquina capaz de 
executar a mesma tarefa:
ƒ Mobilidade é obtida através do uso de rodas, esteiras, 
colchões de ar ou levitação magnética;
ƒ Locomoção é obtida através de um motor (interno ou 
externo) e um sistema de controle direcional (interno 
ou externo);
ƒ Contêiner protege a carga de deterioração e danos.
Técnicas de Transportes
Além disto, uma via previamente preparada:
ƒ Permite a obtenção de velocidades mais altas;
ƒ Reduz a resistência ao movimento;
ƒ Permite um melhor aproveitamento da potência do 
veículo;
ƒ Aumenta a capacidade de carga;e
ƒ Diminui os danos causados pelo transporte à carga.
Técnicas de Transportes
1. Veículos terrestres:
ƒ Caminhões, trens, tratores de esteira, etc.
ƒ Substituem pessoas e animais no transporte de carga e 
de pessoas
ƒ Possuem rodas ou esteiras para mobilidade, contêiner 
para carga ou passageiros, e um sistema de propulsão 
e controle
ƒ As esteiras servem de via
Técnicas de Transportes
1. Veículos terrestres:
ƒ Vias (estradas e ferrovias): reduzem a potência 
requerida para movimentação, aumenta a capacidade 
de carga e diminuem os danos causados à carga pelo 
transporte
ƒ Tração é aplicada via torque nas rodas motrizes
ƒ Controle é feito através de forças de atrito ou de 
reação nas rodas.
Tecnologias de Transportes
2. Veículos que viajam imersos em fluidos:
ƒ Aviões, navios, chatas, dirigíveis, aerobarcos, 
submarinos, etc.
ƒ Mantidos no nível apropriado pela flutuabilidade ou 
pela sustentação causada pelo escoamento do fluido ao 
redor de um aerofólio ou hidrofólio
ƒ Possuem um leme para controle direcional, propulsores 
(hélices ou turbinas) para mobilidade, contêiner para 
carga e passageiros
Técnicas de Transportes
2. Veículos que viajam imersos em fluidos:
ƒ Usam vias naturais (oceanos e aerovias) ou vias 
preparadas (canais e hidrovias)
3. Outras tecnologias:
ƒ Oleodutos, tubos pneumáticos, esteiras, etc.
4. Componentes dos Sistemas 
de Transportes
Componentes de um Sistema
de Transportes
ƒ Grande diversidade de técnicas de transporte.
ƒ Grande diversidade de componentes num sistema de 
transporte.
ƒ A abordagem sistêmica permite identificar um conjunto 
de componentes funcionais que é comum a todas as 
modalidades e sistemas.
ƒ Componentes funcionais podem ter diferenças geradas 
pelas características de cada técnica.
Componentes Funcionais
dos Sistemas de Transportes
Objeto a ser transportado: pessoas ou objetos
Veículos:
ƒ Dão mobilidade e proteção às cargas
ƒ Sistemas de tração e direção interno (caminhão) ou 
externos (trens, comboio de chatas)
Dispositivos de unitização de cargas:
ƒ Contêineres e paletes
ƒ Proteção de cargas
ƒ Não possuem mobilidade
Componentes Funcionais
dos Sistemas de Transportes
Vias:
ƒ Estrada, rua, calçada, hidrovia, aerovia, etc.
ƒ Projetadas e construídas em função dos veículos
Interseções:
ƒ Esquina, trevo, aparelho de mudança de via, etc.
ƒ Cruzamento de vias;
ƒ Controle de fluxo para evitar acidentes
Componentes Funcionais
dos Sistemas de Transportes
Terminais:
ƒ Parada de ônibus, aeroporto, porto, etc.
ƒ Onde é feito a mudança de modo (transbordo)
Plano de operações:
ƒ Tabela de horários, sistema SEMCO, etc.
ƒ 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 
coberturaTubulação
Cabine de 
passageirosVagãoContêiner
Instalações para 
estocagem e 
carregamento
Terminal 
petrolíferoAeroporto
Plataformas de 
embarque e 
desembarque
Terminal
CarvãoPetróleo e derivadosPassageirosCargaTráfego
ESTEIRAOLEODUTOCIA. AÉREAFERROVIACOMPONENTE
5. Redes de Transportes
Redes de Transporte
ƒ 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:
¾ Terminais
¾ Vias
¾ Interseções
ƒ O 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
ƒ Uma rede é uma maneira organizada e eficiente de se 
organizar e estocar estas informações
ƒ Uma rede é um conceito matemático que pode ser 
usado para descrever quantitativamente os sistemas de 
transporte
ƒ Componentes de uma rede de transportes:
¾ Tramos ou links
¾ 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 da
Rede de Transporte
0111006Juruaia
1000105Coqueiral
1000004Lambari
1010103Aguanil
0101012Clavaral
0000101Cana Verde
654321Origem
Destino
Representação Matricial da
Rede 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