A Calibração de Instrumentos de Medição Topográficas

IARA ALVES MARTINS DE SOUZA

A calibrao de instrumentos de medies topogrficas

e geodsicas: A busca pela acreditao laboratorial

Dissertao apresentada Escola de

Engenharia de So Carlos, da Universidade de

So Paulo, como parte dos requisitos para a

obteno do ttulo de Mestre em Cincias,

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de

Transportes rea de Infraestrutura de

Transportes.

ORIENTADOR: Prof. Dr. Irineu da Silva

So Carlos 2010

DEDICATRIA

Aos meus pais, Jos Martins e Iran, os quais, nunca mediram esforos para que eu

pudesse realizar meus sonhos... Pelo amor incondicional, palavras de incentivo, apoio

e extrema confiana em todos os momentos da minha vida. Amo vocs.

Aos meus amados irmos Willian, Zezinho, Bete, Marcelo, Kado e Amanda, nem

mesmo o tempo e a distncia so capazes de diminuir o amor que sinto por vocs.

Agradeo pelos momentos de alegria, pelo apoio e torcida.

Aos meus amados sobrinhos, Matheus, Mariana, Vitria, Henrique e Phillipe, que

mesmo sem notar, me deram foras para continuar, e por serem a alegria constante

do meu viver.

s minhas queridas cunhadas Vanderlia, Marilda e Simone, por me darem sobrinhos

to queridos, pela amizade, carinho e por estarem sempre torcendo por mim.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por permitir a realizao de um sonho... Ao meu orientador Irineu da Silva. Agradeo pela valiosa orientao, discusses enriquecedoras e pacincia frente s minhas dificuldades. Obrigada pelas contribuies concedidas durante todas as etapas de realizao deste trabalho. Aos professores do Programa de Ps-graduao em Engenharia de Transportes pelos conhecimentos transmitidos, em especial, aos professores Paulo Csar Lima Segantine e Ricardo Ernesto Schaal que, direta ou indiretamente, proporcionaram valiosas sugestes e discusses nas etapas deste trabalho. Aos meus queridos amigos Rochele, Cassiano, Isabela, Luciana e Monique. A existncia de vocs tem sido para mim, nesses ltimos anos, um grande motivo para me manter firme no princpio de que realmente tudo nessa vida vale a pena... Obrigada por vocs existirem e que um dia eu possa retribuir toda ajuda, carinho, ateno e alegria recebida e principalmente por me aceitarem exatamente como sou. Eu no conseguiria sem vocs! Vivian, Juliane, Cssia, Renata, Francielle e Nayra. Apesar de no participarem efetivamente na elaborao deste trabalho, vocs foram as amigas queridas que me deram foras para continuar. Sempre torcendo pelo meu sucesso e me incentivando, mesmo que distncia. Tantas palavras de carinho e afeto, quantas coisas partilhadas... Obrigada por fazerem parte da minha vida. s minhas novas amigas de repblica Ana Paula e Marcela, pelo auxlio, amizade e compreenso durante esses ltimos meses. Aos funcionrios do Departamento de Transportes pela disposio e ateno sempre carinhosa. Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior CAPES, pela concesso de bolsa de estudos. todos os outros amigos que compartilharam caminhada e que no tiveram seus nomes citados,

Meu muito obrigada!

RESUMO

SOUZA, I. A. M. A calibrao de instrumentos de medies topogrficas e geodsicas: Em busca da acreditao laboratorial. 176 p. Dissertao (Mestrado). Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2009. um dever dos profissionais que trabalham na rea de Mensurao discutir os temas

que envolvem a manuteno/calibrao de instrumentos geodsicos em ambiente

laboratorial e o uso de padres especficos voltados para as reas de instrumentao e

de Sistema de Gesto da Qualidade. Para isso, importante mensionar as normas ISO

17123:2001, NBR ISO/IEC 17025:2005, ABNT NBR ISO 9001:2000 e os mtodos

compactos para laboratrio voltados para testar estaes totais e instrumentos EDM.

Neste contexto, o principal objetivo desta pesquisa discutir os temas relacionados

manuteno/calibrao de instrumentos geodsicos em laboratrio, mostrando a

importncia da implantao do Sistema de Gesto da Qualidade (SGQ). Tambm so

discutidas as vantagens decorrentes desta implantao, bem como a organizao

estrutural e de pessoal para tal sistema, apresentando as normas especficas usadas

para a realizao de trabalhos em agrimensura. Para compreender melhor a temtica da

dissertao foram pesquisados alguns laboratrios internacionais que trabalham com a

manuteno/calibrao de instrumentos geodsicos, que so acreditados pela norma

ISO 17025:2005, so certificados pelas normas ISO 9001:2000 e realizam os seus

procedimentos de acordo com os requisitos da norma ISO 17123:2001. Dessa forma, as

avaliaes sobre a estrutura organizacional do laboratrio, a estrutura de pessoal e o

SGQ implantado, foram realizadas de forma mais segura. Os laboratrios pesquisados

realizam suas atividades de acordo com os requisitos das normas ISO 9001:2000, ISO

17025:2005 e ISO 17123, garantindo qualidade aos trabalhos nos laboratrios. A

calibrao realizada de forma correta e regular contribui para a promoo da qualidade

das atividades nos laboratrios.

Palavras-chave: calibrao instrumental, laboratrio de instrumentos geodsicos,

Sistema de Gesto da Qualidade, acreditao, certificao.

ABSTRACT

SOUZA, I. A. M. The calibration of instruments topographical and geodetic measurements: The search of laboratory accreditation. 176 p. Dissertao (Mestrado). Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2009. It is the duty of professionals working in the area of Measurement discuss issues

involving the maintenance / calibration of geodetic instruments in the laboratory and

the use of specific standards directed to the areas of instrumentation and Quality

Management System. Therefore, it is important to dimensional standards ISO

17123:2001, ISO / IEC 17025:2005, ISO 9001:2000 and compact laboratory

methods aimed at testing EDM instruments and total stations. In this context, the

main objective of this research is to discuss issues related to maintenance /

calibration of geodetic instruments in the laboratory, showing the importance of

implementing the Quality Management System (QMS). Also discussed are advantages

of this deployment, as well as the structural organization and personnel for such a

system, with specific standards used to perform work in surveying. To better

understand the theme of the thesis were searched some international laboratories

that work with the maintenance / calibration of geodetic instruments, which are

accredited to ISO 17025:2005 are certified by ISO 9001:2000 and realize their

procedures in accordance with the requirements of ISO 17123:2001. Thus, the

ratings on the organizational structure of the laboratory, the personnel structure and

quality management system in place, were held more securely. The laboratories

surveyed perform their activities in accordance with the requirements of ISO

9001:2000 and ISO 17025:2005 and ISO 17123, ensuring quality to work in

laboratories. The calibration performed correctly and regularly contributes to the

promotion of quality activities in the laboratories.

Keywords: instrument calibration, laboratory instruments geodesic, Management

System Quality, accreditation, certification.

LISTA DE FIGURAS FIGURA 3.1: DIFERENA ENTRE PRECISO E EXATIDO (ACURCIA) ............... 37

FIGURA 3.2: PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA ESTAO TOTAL. ............... 45

FIGURA 3.3: SISTEMA DE CODIFICAO ABSOLUTO. . ..................................... 47

FIGURA 3.4: MODELO DE LIMBO INCREMENTAL (RELATIVO). ......................... 47

FIGURA 3.5: LUNETA ..................................................................................... 48

FIGURA 4.1: SEO TRANSVERSAL DE UM TEODOLITO APRESENTANDO O ERRO

DE COLIMAO HORIZONTAL ..................................................... 78

FIGURA 4.2: EFEITO DO ERRO DE COLIMAO EM RELAO DISTNCIA DA

MIRA AO INSTRUMENTO .......................................................... 81

FIGURA 4.3: EFEITO DO ERRO DE COLIMAO EM VIRTUDE DO NVEL LOCALIZAR-

SE NA METADE DO ALINHAMENTO FORMADO PELOS PONTOS A E B.

.............................................................................................. 81

FIGURA 4.4: CONFIGURAO USADA NA VERIFICAO DA HORIZONTALIDADE

DA LINHA DE COLIMAO DO INSTRUMENTO .............................. 82

FIGURA 4.5: ILUSTRAO DA ENTRADA E SADA DO RAIO DE MEDIO.. ........ 90

FIGURA 4.6: PRIMEIRA CONFIGURAO DA LINHA DE ENSAIO PARA TESTAR O

PROCEDIMENTO SIMPLIFICADO, ADAPTADO NORMA ISO 17123-2. 94

FIGURA 4.7: SEGUNDA CONFIGURAO DA LINHA DE ENSAIO PARA TESTAR O

PROCEDIMENTO SIMPLIFICADO, ADAPTADO NORMA ISO 17123-2. 95

FIGURA 4.8: CONFIGURAO DA LINHA DE ENSAIO PARA TESTAR O

PROCEDIMENTO COMPLETO, ADAPTADO NORMA ISO 17123-2. ..... 97

FIGURA 4.9: CONFIGURAO DO TESTE DE MEDIO PARA DIREES

HORIZONTAIS .......................................................................... 102

FIGURA 4.10: CONFIGURAO PARA MEDIO DE NGULOS VERTICAIS,

ADAPTADO NORMA 17123-3, 2001. ........................................... 108

FIGURA 4.11: DISPOSIO DOS COLIMADORES HORIZONTAIS PARA MEDIES

ANGULARES, ADAPTADO ........................................................... 116

FIGURA 4.12: DISPOSIO DOS COLIMADORES VERTICAIS PARA MEDIES

ANGULARES, ADAPTADO DE COMPACT METHOD OF TESTING TOTAL

STATION, 2003 ......................................................................... 116

FIGURA 4.13: COLIMADOR MONTADO NO SUPORTE ........................................ 117

FIGURA 4.14: CONFIGURAO DO EQUIPAMENTO DE MEDIO PARA AVALIAR AS

MEDIES DE DISTNCIA ......................................................... 118

FIGURA 4.15: ERROS PASSVEIS DE OCORRER NOS INSTRUMENTOS EDM ........ 127

FIGURA 4.16: DUPLICAO DA DISTNCIA CALIBRADA ................................... 128

FIGURA 4.17: CONFIGURAO DA LINHA BASE PROJETADA ............................. 129

FIGURA 5.1: HIERARQUIA BSICA PARA UM LABORATRIO DE

MANUTENO/CALIBRAO DE INSTRUMENTOS TOPOGRFICOS E

GEODSICOS ............................................................................ 136

FIGURA 5. 2: DIMENSES DA QUALIDADE ...................................................... 144

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1: CLASSIFICAO DE TEODOLITOS ................................................... 35

TABELA 3.2: CLASSIFICAO DE NVEIS ............................................................ 35

TABELA 3.3: CLASSIFICAO DE MED ................................................................ 36

TABELA 3.4: CLASSIFICAO DE ESTAES TOTAIS ........................................... 36

TABELA 3.5: DIMENSES DOS PRISMAS DO FABRICANTE LEICA E SUAS

CONSTANTES ............................................................................... 69

TABELA 4.1: RESUMO DOS TESTES ESTATSTICOS ........................................... 100

TABELA 4.2: AVALIAO DOS TESTES ESTATSTICOS ....................................... 106

TABELA 4.3: AVALIAO DOS TESTES ESTATSTICOS ....................................... 113

TABELA 4.4: COMPARAO DA ACURCIA PARA NGULOS ................................ 123

TABELA 4.5: COMPARAO DA ACURCIA PARA DISTNCIAS............................ 124

TABELA 4.6: COMPARAO DE TEMPO ............................................................. 124

TABELA 4.7: OS VALORES DA CONSTANTE ZERO .............................................. 131

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

ACL Acredited Calibration Laboratory

ADM Absolute Distance Measurement

AMC Autorised Metrology Centre

ANA Agncia Nacional de guas

ATR Automatic Target Recognition

CMI Czech Metrology Institute

COFRAC French Committee of Accreditation

Dimci/

Inmetro

Diretoria de Metrologia Cientfica e Industrial

DIN Deutsches Institut fr Normung

EDM Electronic Distance Measurement

ESRF European Synchrotron Radiation Facility

FIG Fdration Internationale des Gomtres

GPS Global Positioning System

GUM Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement

IBAMA Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais

Renovveis

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

IEC International Electrotechnical Commission.

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

INM Instituto Nacional de Metrologia

INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade

Industrial

ISO International Organization for Standardization

MQ Manual da Qualidade

NBR Norma Brasileira

PCO Phase Center Offset

PCV Phase Center Variations

PI Posio Invertida

PD Posio Direta

PQ Poltica da Qualidade

RBC Rede Brasileira de Calibrao - RBC

RBLE Rede Brasileira de Laboratrios de Ensaio

RTS Robotic Total Station

SCC Standards Council of Canada

SGQ Sistema de Gesto da Qualidade

SNR Signal-to-Noise Ratio

SI Sistema Internacional

SQ Sistema da Qualidade

TC 172/SC 6 Technical committees 172/SC6

UKAS The United Kingdom Accreditation Service

UNIFEI Universidade Federal de Itajub

VIM Vocabulrio Internacional de Metrologia

VUGTK Institute of Geodesy, Topography and Cartography

LISTA DE SMBOLOS

VV Eixo Vertical

KK Eixo de Colimao

ZZ Eixo Horizontal

'ZZ Eixo Principal

'OO Eixo Colimao

'HH Eixo Horizontal

d j Desnvel de A e B

d1 Mdia aritmtica do primeiro conjunto de medidas realizado

entre os pontos A e B

d j Leituras de medidas realizadas

r j Resduo

v Grau de liberdade gon Grado

Tolerncia

d j Diferena entre a linha de r e a de vante

s Desvio padro experimental

Zero point offset

s Desvio padro experimental do Zero point offset

s e ~

s Desvios-padro determinados a partir de dois grupos

diferentes de medidas

m Nmero de sries de medies

i Nmero de medies

n Conjunto de direes

t Foco (alvo)

k Nmero do alvo

s e s Desvios-padro estabelecidos por duas diferentes amostras de

observaes

95,01 = Nvel de confiana das observaes

Desvio-padro pr-determinado pelo fabricante do aparelho

i Erro do ndice vertical

xk Valores mdios dos ngulos verticais resultante de n

conjuntos.

ri2 Somatrio dos resduos das inmeras medies da srie

si Desvio padro experimental de um ngulo vertical

( )Hzs Desvio padro experimental de uma direo horizontal r ji, Resduos da medida de direo Hz para a mdia do conjunto

( )Vs Desvio padro experimental de uma medida angular zenital f Grau de liberdade

iAddC Constante aditiva

Known Distncia de referncia (adotado como verdadeiro)

Meas Distncia medida

i Nmero de alvos (=nmero de distncias de referncia)

j Nmero de medidas por alvo

( )AddCs Desvio-padro experimental da constante aditiva

( )Ds

Desvio-padro relacionado sua repetibilidade (preciso) para

medir distncias em cada uma das posies

Measi Mdia de cada distncia

SUMRIO 1. INTRODUO .............................................................................. 19

1.1 Consideraes preliminares ............................................................................... 19

1.2 Objetivos ............................................................................................................... 20

1.3 Justificativa e motivao para a pesquisa ....................................................... 21

1.4 Estrutura da pesquisa ......................................................................................... 22

2. REFERENCIAL TERICO .............................................................. 25

2.1 Reviso da literatura ........................................................................................... 25

3. CONCEITOS FUNDAMENTAIS E DETALHES DA INSTRUMENTAO

USADA NA PESQUISA .................................................................. 33

3.1 Conceitos fundamentais ..................................................................................... 33

3.2 Detalhes da instrumentao utilizada na pesquisa ........................................ 44

3.2.1 Teodolitos eeEstaes totais ............................................................... 44

3.2.1.1 Sistema de eixos dos teodolitos e estaes totais ................................. 45

3.2.1.2 Crculos graduados ............................................................................ 46

3.2.1.3 Luneta de visada ............................................................................... 48

3.2.1.4 Nveis de bolha tubulares e nveis digitais ............................................ 49

3.2.1.5 Parafusos de chamada ....................................................................... 51

3.2.1.6 Parafusos calantes ou niveladores ....................................................... 52

3.2.1.7 Base nivelante ................................................................................... 53

3.2.1.8 Visor para leitura das medies .......................................................... 53

3.2.1.9 Compensador de Inclinao ............................................................... 54

3.2.1.10 EDM ou Medidor Eletrnico de Distncia .............................................. 54

3.2.2 Nveis ............................................................................................... 55

3.2.2.1 Sistema de eixos ............................................................................... 56

3.2.2.2 Nveis ticos mecnicos ..................................................................... 58

3.2.2.3 Nveis Digitais ................................................................................... 58

3.2.2.4 Nveis a laser .................................................................................... 59

3.2.3 Antenas receptoras GNSS .................................................................. 60

3.2.4 Colimadores ...................................................................................... 63

3.2.5 Prismas circulares ............................................................................. 65

3.2.5.1 Prisma do tipo 360 para estao total robtica ................................... 65

3.2.6 Trip ................................................................................................ 69

3.2.7 Nvel de bolha para basto (Nvel de cantoneira) ................................. 70

4. CALIBRAO INSTRUMENTAL.....................................................73

4.1 Por que importante calibrar um instrumento? ............................................ 73

4.1.1 Quando devemos calibrar um instrumento de preciso? ....................... 74

4.1.2 Requisitos a serem considerados ao realizar uma calibrao em

instrumentos topogrficos e geodsicos? ............................................. 75

4.2 Erros instrumentais ............................................................................................. 75

4.2.1 Erros passveis de calibrao em teodolitos e estaes totais ................ 76

4.2.2 Erros passveis de calibrao em nveis ............................................... 80

4.2.3 Erros passveis de calibrao nas antenas de receptores GNSS .............. 83

4.2.4 Acurcia alcanada com os acessrios dos instrumentos topogrficos e

geodsicos: trips, bases nivelantes e prismas ..................................... 84

4.3 Normas e procedimentos voltados para a calibrao dos instrumentos

topogrficos e geodsicos ................................................................................. 90

4.3.1 As normas tcnicas especficas voltadas para a calibrao dos

instrumentos topogrficos e geodsicos .............................................. 91

4.3.1.1 Norma Tcnica: ISO 17123-2:2001 Optics and optical instruments

Field procedures for testing geodetic and surveying instruments Part 2:

Levels .............................................................................................. 93

4.3.1.2 Norma tcnica: ISO 17123-3:2001 Optics and optical instruments

Field procedures for testing geodetic and surveying instruments Part 3:

Theodolites ...................................................................................... 100

4.3.1.3 Mtodo compacto adaptado da norma ISO 17123-3 para laboratrios:

Compact Method of Testing Total Stations ......................................... 113

4.3.1.4 Mtodo compacto laboratorial para testar instrumentos EDM: New

Compact Method for Laboratory Testing EDM Instruments .................. 125

5. LABORATRIO DE MANUTENO ............................................. 133

5.1 O que um laboratrio de calibrao de instrumentos topogrficos e

geodsicos .......................................................................................................... 133

5.2 Estrutura mnima necessria para a concepo de um laboratrio de

manuteno/calibrao de instrumentos topogrficos e geodsicos ........ 134

5.2.1 A estrutura organizacional e de pessoal com suas respectivas atribuies

...................................................................................................... 135

5.2.1.1 Cargos e atribuies possveis em um laboratrio e suas respectivas

atribuies ...................................................................................... 136

5.2.1.2 Operaes possveis em laboratrios de calibrao em instrumentos

topogrficos e geodsicos ................................................................ 139

5.3 Sistema de Gesto da Qualidade nos laboratrios de calibrao em

instrumentos topogrficos e geodsicos ....................................................... 139

5.3.1 O que o Sistema de Gesto da Qualidade (SGQ)? ............................ 140

5.3.2 Por que implantar o Sistema de Gesto da Qualidade? ....................... 140

5.3.3 Sistema de Gesto da Qualidade nos laboratrios de calibrao .......... 142

5.3.4 Vantagens da implantao do SQ ...................................................... 146

5.4 Certificados de calibrao: Forma legal do laboratrio de calibrao de

instrumentos topogrficos geodsicos apresentar os resultados obtidos nas

manutenes/calibraes realizadas nos instrumentos .............................. 148

5.4.1 Exemplos de certificados de calibrao: os certificados de calibrao

emitidos pela fabricante Leica Geosystems ........................................ 150

5.4.1.1 Certificados de inspeo do fabricante M ........................................... 151

5.4.1.2 Certificados do fabricante O ............................................................. 153

5.4.1.3 Certificados de servios .................................................................... 153

5.4.1.4 Precaues e restries ao uso dos certificados de calibrao .............. 154

5.4.2 Exemplo de laboratrio que trabalha com a reparao e calibrao de

instrumentos topogrficos e geodsicos ............................................. 155

5.4.2.1 BMP Renta Ltda: Laboratrio de Calibracion ....................................... 155

6. CONCLUSES............................................................................ 159

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................ 163

APNDICE A ............................................................................................ 171

APNDICE B ............................................................................................ 175

ANEXO A ................................................................................................. 181

ANEXO B ................................................................................................. 185

ANEXO C ................................................................................................. 187

ANEXO D ................................................................................................. 191

ANEXO E ................................................................................................. 195

ANEXO F ................................................................................................. 197

19

1.

1.1 Consideraes preliminares

Para atingir a maior preciso1 de medio a partir de instrumentos geodsicos,

fundamental a calibrao dos mesmos. Um aparelho mal calibrado no capaz de

medir de acordo com a sua exatido2 especificada.

Existe um nmero crescente de fatores que justificam a importncia da calibrao

em um instrumento, dentre eles, a verificao do bom funcionamento dos

equipamentos, a necessidade de satisfazer os requisitos de normas de qualidade e,

tambm, garantia da confiabilidade e da rastreabilidade das aes.

A realizao da calibrao instrumental voltada para a rea de Mensurao deve ser

feita nos laboratrios de calibrao.

Os laboratrios de instrumentos topogrficos e geodsicos so laboratrios que

ofeream servios que baseiam suas atividades nas normas nacionais ou

internacionais (ISO, IEC, etc.). um laboratrio que tenha profissionais que

conheam e entendam os termos fundamentais da metrologia, que saibam a

diferena existente entre ajuste e calibrao e que tenham a capacidade de estimar

o erro e a incerteza de medio que devero ser informados nos certificados de

calibrao emitidos. O laboratrio deve oferecer aos seus clientes uma estrutura

organizacional que venha garantir a eficincia da calibrao realizada e os que

buscam trabalhar com a manuteno/calibrao de instrumentos topogrficos e

1 CARVALHO, R. F. L. Ferramentas Estatsticas para a escolha, validao, comparao e monitoramento de mtodos analticos. Grau de concordncia entre repetidas medidas da mesma propriedade. 2 Grau de concordncia entre o valor mdio obtido de uma srie de resultados de testes e um valor de referncia aceito.

Captulo 1

INTRODUO

20

geodsicos devem trabalhar segundo as regras da norma internacional ISO 171233.

Deve obter a acreditao atravs da norma NBR ISO/IEC 17025:2005 Requisitos

gerais para a competncia de laboratrios de ensaio e calibrao e tambm possuir

um Sistema de Gesto da Qualidade (SGQ) orientado a formar conscincia da

qualidade em todos os processos organizacionais. Para isso deve instaurar o sistema

nos requisitos da norma ABNT NBR ISO 9001:2000 Sistemas de gesto da

qualidade Requisitos.

1.2 Objetivos

O objetivo geral desta pesquisa discutir os temas relacionados

manuteno/calibrao de instrumentos geodsicos em laboratrio, mostrando a

importncia da implantao do SGQ, as vantagens decorrentes desta implantao e a

organizao estrutural e de pessoal para tal sistema e, obviamente, apresentar as

normas especficas relacionadas a calibrao de equipamentos relacionados a

topografia e geodsia.

Os objetivos especficos desta dissertao so:

Apresentar a importncia da calibrao dos instrumentos topogrficos e geodsicos;

Apresentar as normas especficas e os mtodos voltados para a calibrao de

instrumentos topogrficos e geodsicos;

Apresentar as instituies de ensino nacionais que trabalham com a

manuteno/calibrao de instrumentos topogrficos e geodsicos

Definir o que um laboratrio de manuteno/calibrao de instrumentos

topogrficos e geodsicos, apresentando a estrutura (organizacional e de pessoal)

mnima necessria para a concepo de um laboratrio;

Apresentar as atribuies e operaes possveis em um laboratrio de

manuteno/calibrao;

3 1- ISO 17123 Optics and optical instruments Field procedures for testing geodetic and surveying instruments, 2001.

21

Definir o que um Sistema de Gesto da Qualidade (SGQ), explicando a importncia

da implantao do mesmo em um laboratrio de instrumentos topogrficos e

geodsicos, bem como apresentar as vantagens da sua implantao;

Definir um certificado de calibrao, apresentando quais so as informaes

mnimas necessrias, as precaues ao utilizar um certificado de calibrao e os

tipos de certificados emitidos pela fabricante Leica Geosystems;

Por fim, apresentar de forma ilustrativa o BMP Renta Ltda, um laboratrio chileno

especfico em calibrao de instrumentos topogrficos e geodsicos.

1.3 Justificativa e motivao para esta pesquisa

uma tarefa dos profissionais que trabalham na rea de Mensurao discutir os

temas que envolvam a manuteno/calibrao de instrumentos geodsicos em

ambiente laboratorial e o uso de padres especficos voltados s reas de

instrumentao e de sistema de gesto da qualidade. Para isso, esta pesquisa

discute as normas ISO 17123, NBR ISO/IEC 17025:2005, ABNT NBR ISO 9001:2000

e os mtodos compactos para laboratrio voltados para testes em estaes totais e

instrumentos EDM. Com esta abordagem, este trabalho busca discutir os temas que

envolvem as normas especficas e os mtodos voltados para a calibrao

instrumental.

A rea de Mensurao vem, nos ltimos anos, sendo submetida a uma rpida

evoluo tanto na parte tcnica, como na parte de equipamentos. Os profissionais

desta rea vm utilizando equipamentos que permitem atingir resultados mais

rapidamente e de forma mais precisa. Contudo, uma discusso sobre como us-los

corretamente e quais as suas aplicabilidades para o objetivo proposto torna-se

necessrio.

A norma ISO 17123, tema sobre a qual versa esta pesquisa, ainda um padro que

precisa ser mais explorado pelos profissionais da rea de Mensurao. Portanto, de

significativa relevncia a produo de um trabalho que tenha o propsito de

22

disseminar a idia da padronizao laboratorial e a criao de padres especficos

para a instrumentao usada por esses profissionais.

1.4 Estrutura da pesquisa

Esta dissertao est estruturada em 5 captulos. A seguir apresentada uma

exposio de cada captulo.

No captulo 2 apresenta-se a fundamentao terica, por meio da reviso

bibliogrfica e dos conceitos fundamentais sobre os instrumentos topogrficos e

geodsicos, Sistema de Gesto da Qualidade (SGQ) e padronizao.

No captulo 3 descreve-se sobre a importncia da calibrao instrumental,

apresentam-se os erros que so passveis de calibrao em teodolitos, estaes

totais, nveis e antenas de receptores GNSS. feita uma anlise da acurcia dos

instrumentos auxiliares, trip, base nivelante e prisma. So apresentadas as normas

ISO 17123-2 e ISO 17123-3 com os seus procedimentos voltados para a calibrao

dos instrumentos topogrficos e geodsicos. Tambm apresentado o mtodo

compacto adaptado da norma ISO 17123-3 para laboratrios e o mtodo compacto

usado para a verificao da acurcia dos instrumentos EDM. Por fim neste captulo

so apresentados exemplos de instituies nacionais que trabalham com a

manuteno/calibrao de instrumentos topogrficos e geodsicos.

No captulo 4 define-se um laboratrio de manuteno/calibrao de instrumentos

topogrficos e geodsicos. Apresenta-se a estrutura mnima (fsica e de pessoal)

necessria para a concepo de um laboratrio de manuteno/calibrao de

instrumentos topogrficos e geodsicos e as atribuies possveis neste laboratrio.

Explica-se como o SGQ voltado para um laboratrio de calibrao e o motivo pela

implantao e as vantagens decorrentes da mesma. Define-se o certificado de

calibrao, qual a sua funo, e os requisitos para a emisso. Ao final feita uma

apresentao dos certificados emitidos pela Leica Geosystems e uma exposio de

23

forma ilustrativa do BMP Renta Ltda., que um laboratrio especfico para calibrao

de instrumentos topogrficos e geodsicos.

O captulo 5 trata das concluses obtidas a partir do desenvolvimento desta

pesquisa.

Por fim, no captulo 6 apresentam-se as referncias bibliogrficas que serviram de

apoio para a elaborao deste texto.

25

2. REFERENCIAL TER

ICO

2.1 Reviso da Literatura

A qualidade sendo usada como um instrumento estratgico da gesto global das

empresas um dos fatores determinantes para a competitividade das mesmas.

A idia de Qualidade vem sofrendo mudanas ao longo dos ltimos anos. Existem

diversas definies para esse termo, o que torna difcil tomar uma em particular para

adot-la como uma definio padro. Podemos considerar o sculo XX como sendo o

sculo da Qualidade, perodo em que os conceitos deste tema sofreram uma

evoluo considervel em funo das caractersticas do tipo de servios prestados

pelas empresas. O foco nos usurios e nos clientes importante, especialmente em

empresas de prestao de servios, como os laboratrios de manuteno/calibrao

de instrumentos de geodsia. Realmente o que motiva o cliente a utilizar um

determinado servio o fato de este atender as suas necessidades, satisfazendo

tambm suas preferncias. Assim, importante que os laboratrios ofeream

servios que superem as expectativas de seus clientes, no atendendo apenas as

prprias necessidades.

Em relao pesquisa bibliogrfica sobre o tema da gesto da qualidade para

laboratrios de manuteno/calibrao de equipamentos de medies oportuno

ressaltar os trabalhos relacionados a seguir:

Dzierzega e Scherrer (2003) desenvolveram um mtodo compacto voltado para

laboratrios que trabalham com a verificao da preciso angular e medio de

distncias. A norma ISO 17123:2001-3 traz mtodos de campo para a verificao

angular e medio de distncia. Os autores adaptaram para laboratrio os tais

mtodos de campo apresentados na norma. Tal adequao ideal para laboratrios,

centros de servios ou instituies que possuem espao disponvel limitado.

Captulo 2

REFERENCIAL TERICO

26

Takalo e Rouhiainen (2004) desenvolveram uma operao para nivelamento de alta

preciso utilizando miras com cdigos de barras e uma cmera CCD linear. Os

autores, alm de demonstrarem como foi realizado o procedimento de nivelamento

digital, abordaram a importncia do sistema de calibrao. Pelo nvel de preciso

alcanado, eles propem que tal sistema seja usado como padro para determinao

da preciso de nivelamentos geomtricos.

Khalil (2005) descreveu um mtodo laboratorial para a verificao da acurcia da

medio de distncia usando EDM e estao total. O mtodo apresentado est de

acordo com as restries existentes para laboratrio e dispensa a montagem de

refletores fora do ambiente laboratorial. Para estas medies foi desenvolvido e

testado um modelo matemtico que na prtica obteve resultados satisfatrios. A

preciso do mtodo compacto foi a mesma obtida no procedimento desenvolvido

pela norma ISO 17123. Ao final do experimento, o autor concluiu que o mesmo

eficiente, atende as necessidades de um laboratrio, contudo, a exatido e a

preciso do mtodo proposto podem ainda ser melhoradas.

Brum (2005) procurou realizar o trabalho de verificao e classificao de nveis no

centro de excelncia da Universidade Federal de Santa Catarina a partir das normas

formuladas pelo DIN Deutsches Institut fur Normung: DIN 18723 1 e DIN 18723

2. Seu objetivo maior era implementar uma linha-base n,a Universidade Federal do

Paran para classificar nveis nas condies existente no campo. Para isso foram

realizados levantamentos de campo sob os requisitos da norma ISO 17123 1 e ISO

17123 2, as quais especificam os procedimentos de campo necessrios para a

verificao da preciso de nveis. A partir dos processos propostos pela ISO foi

possvel avaliar se a preciso dos equipamentos usados estavam dentro dos valores

institudos pelos fabricantes. A metodologia sugerida pela DIN para nivelamento de

uma linha base tambm foi eficiente para a determinao do desvio padro para 1

Km de duplo nivelamento. O autor concluiu que a existncia de padres referentes

verificao e classificao de nveis e outros instrumentos topogrficos e geodsicos

so importantes para a conservao da qualidade de todos os equipamentos usados

em campo.

27

Martin e Gatta (2006) buscaram fazer uma anlise das atividades desenvolvidas no

European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), laboratrio acreditado (ISO/CEI

17025) pela COFRAC. Os autores buscaram analisar os trabalhos de calibrao dos

distancimetros eletromagnticos (EDM), alm da calibrao dos distancimetros a

laser absoluto (ADM). Tambm foi feita uma anlise da capacidade de medir ngulos

das estaes robticas (RTS) e os rastreadores a laser. Ao final do trabalho, os

autores observaram que os topgrafos esto cada vez mais envolvidos no processo

de padronizao e que este envolvimento claramente apoiado pelos profissionais

de agrimensura e da FIG (International Federation de Geometres), prova disso o

padro ISO 17123 usado em testes de instrumentos de medio.

Junior (2007) props a investigao de um mtodo de calibrao de antenas de

receptores GNSS para a primeira base de calibrao das mesmas no Brasil. O autor

realizou experimentos baseados em medies geodsicas e processamentos

computacionais para a calibrao de alguns modelos de antenas, dos fabricantes

Trimble e Leica. Realizou as correes do centro de fase (PCO e PCV) utilizando

programas especficos e as correes estavam devidamente representadas em

diagramas de fase atravs de programas computacionais. Ao fim, o autor apresentou

os resultados obtidos com as antenas da fabricante Trimble (modelo

TRM22020.00+GP) e da fabricante Leica Geosystems (modelo LEIAT502). Constatou-

se que as antenas do fabricante Trimble possuem comportamento eletrnico mais

homogneo que as antenas do fabricante Leica Geosystems, as quais so mais

sensveis s influncias dos efeitos de multicaminho. Demonstrou que as antenas

GPS testadas possuem comportamento eletrnico distinto e esto submetidas s

intervenes do multicaminho dos sinais, que altera a caracterstica de recepo do

sinal e causam erros de at 1 cm no PCO. O efeito do multicaminho foi analisado

considerando diferentes alturas de antena e o objetivo foi alcanado com o uso de

dois adaptadores de diferentes comprimentos e um programa computacional para a

deteco, localizao e quantidade dos efeitos. Atravs de estudos realizados para

detectar a SNR (Razo sinal-rudo) de observaes conduzidas em diferentes

cenrios foi apresentado que a SNR pode ser uma ferramenta para avaliar a

qualidade das observaes GPS. Tambm foram realizadas as observaes iniciais

em dois pilares geodsicos que compem a 1 BCALBR Primeira Base de Calibrao

28

de Antenas GNSS no Brasil a ser instalada segundo as normas internacionais para

levantamentos geodsicos de preciso. Foram instalados receptores para a realizao

dos primeiros rastreios na base. Ao fim do levantamento, os dados foram usados

para a realizao das anlises inicias dos efeitos do multicaminho e foram usados

valores para correo do erro do centro de fase da antena.

Silva (2008) buscou reparar algumas questes da instrumentao geodsica. A

autora procurando atender as carncias da comunidade usuria de equipamento de

medio angular, no que diz respeito classificao angular horizontal e vertical,

props desenvolver uma mtodo de baixo custo para a formao de um laboratrio

de classificao angular horizontal e vertical baseado na norma ISO 17123-3. A

autora buscou adaptar os testes realizados em campo para um laboratrio utilizando-

se colimadores, os que permitem a realizao de testes em ambiente que sejam

realmente adequados, garantindo a qualidade dos resultados. Alm disso, a autora

empenhou-se em produzir um mtodo para avaliar a iseno de erros nas leituras

das direes horizontais em virtude do desgaste do aparelho. O objetivo da criao

do laboratrio a realizao de classificao angular horizontal e vertical de

teodolitos e estaes totais em ambientes que sejam tecnicamente controlados, o

que possvel em campo.

Tomasi (2005) buscou apresentar como importante ter um gerenciamento de

rotina em uma organizao, em virtude da competitividade em todo o mercado. Para

o autor, ter um sistema de gerenciamento de instrumentos de medio

fundamental para a garantia da confiabilidade nas medies e, conseqentemente,

melhorar a qualidade dos produtos. Atravs de seu trabalho pode-se definir,

padronizar e executar todas as principais atividades de rotina da metrologia com

mais eficcia e maior eficincia utilizando grficos indicadores de cada atividade

desenvolvida no laboratrio foi possvel a gerncia acompanhar melhor estas

atividades. Alm disso, foi possvel notar que o grau de comprometimento e

motivao dos trabalhadores teve uma melhora notvel, j que com suas atividades

bem definidas e padronizadas, cada funcionrio ficou informado exatamente o que

de sua competncia, prevalecendo neste caso, a fora do autocontrole, juntamente

29

com o raciocnio, podendo inclusive ser avaliada a possibilidade da ausncia de um

chefe.

Bruas et al (2006) apresentam a criao de uma bancada de testes indicada para

realizar o ensaio e calibrao de instrumentos geodsicos e analisaram a exatido

dos testes realizados por esta bancada. Como resultado do estudo, os autores

apresentam mtodos de calibrao angular e demonstram que para esta

necessrio um grande nmero de valores angulares comparados com valores

angulares de referncia. Por fim, os autores expem que foi construdo, e

investigado, um dispositivo de instrumento geodsico para a calibrao de ngulos

horizontais.

Bastos (1996) buscou evidenciar que o mercado est ficando mais exigente, sendo

muito natural que se busque uma maior confiabilidade e exatido nos processos de

fabricao e assim, a calibrao vem se demonstrando um fator importante na

empresa.

Magalhes (2006) trata o Sistema de Gesto da Qualidade para os laboratrios de

metrologia de acordo com a NBR ISO/IEC 17025:2005. O autor apresenta a

aplicao da norma nos laboratrios de ensaio e calibrao, demonstra os requisitos

de uma acreditao (credenciamento) laboratorial realizado pelo INMETRO

Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial, descrevendo

sobre a homologao feita pela RBMG Rede Metrolgica de Minas Gerais e

descreve a aplicao no laboratrio de metrologia da UNIFEI (Universidade Federal

de Itajub). Discutiu a importncia do envolvimento de todos os funcionrios na

implantao do SGQ Sistema de Gesto da Qualidade, no laboratrio de

metrologia. Mostrou que, para a implantao do SGQ, so necessrias mudanas nos

equipamentos e no comportamento do pessoal envolvido. A importncia do

treinamento de pessoal ressaltada. Apresentou tambm as dimenses da

qualidade: Sistema da Qualidade (SQ), Manual da Qualidade (MQ) e a Poltica da

Qualidade (PQ). Alm disso, discutiu as principais dificuldades de implantao da

NBR ISO/IEC 17025:2005, as vantagens da acreditao para as organizaes, para

30

os usurios e para os avaliadores ou auditores. Por fim, apresentou o andamento do

processo de acreditao no laboratrio da UNIFEI.

O trabalho desenvolvido por Slaboch, Lechner e Pizur (2003) importante pelo fato

de apresentar a acreditao atravs da norma ISO/IEC 17025:2000 de um

laboratrio que trabalha com pesquisas nas reas de geodsia, topografia e

cartografia. O artigo apresenta alguns detalhes do VUGTK (Institute of Geodesy,

Topography and Cartography), um instituto localizado na Repblica Tcheca que

possui as suas atividades voltadas para a verificao, calibrao e testes em todos os

tipos de instrumentos geodsicos, incluindo os seus acessrios. O VUGTK um

laboratrio que administra um AMC (Autorised Metrology Centre) de verificao de

determinados instrumentos de medio. Os instrumentos que no so autorizados a

serem calibrados no instituto so encaminhados para a calibrao no ACL (Acredited

calibration laboratory), que um dos laboratrios associados ao CMI (Czech

Metrology Institute). O ACL do VUGTK foi criado em 1999 para atender as

necessidades do pblico profissional de calibrao de instrumentos geodsicos. Os

autores afirmam que dentre as principais atividades desenvolvidas pelo VUGTK esto

includas pesquisas no desenvolvimento da metrologia, padronizao e sistema de

qualidade voltada geodsia, cartografia e informao geogrfica. Apresentam a

estrutura do sistema de qualidade, que foi baseado na norma EN ISO 9001 e as

documentaes usadas para acreditao laboratorial de acordo com a ISO/IEC

17025:2000. Tambm so anexadas a esse trabalho:

As informaes para o desenvolvimento do sistema da qualidade;

Implantao da ISO/IEC 17025:2000 nos laboratrios de calibrao do VUGTK;

A estrutura das atividades metrolgicas do VUGTK;

A lista de procedimentos administrativos ou gerais e tcnicos para o processo

de acreditao.

Com a proposta de informar sobre os desenvolvimentos nos padres de campo para

instrumentos de topografia e mtodos topogrficos, Becker (2000) desenvolveu uma

pesquisa que ressaltou a importncia da padronizao e apresentou as reas da

31

agrimensura que mais sofreram modificaes que, na opinio do autor, so as mais

relevantes para os trabalhos de posicionamento, a saber:

Normas para os aparelhos de medio;

Normas para os laboratrios de calibrao e testes em equipamentos de

agrimensura;

No trabalho desenvolvido por Yavuz e Ersoy (2006) foi apresentada a importncia da

normatizao na rea de Engenharia de Agrimensura. Mostraram como o trabalho

desenvolvido pelos profissionais dessa rea necessita seguir padres, tanto no

processo de produo quanto no trabalho desenvolvido por eles, sejam engenheiros,

tcnicos em agrimensura, entre outros. Apresentam as vantagens das normas para

os trabalhos de agrimensura e as instituies responsveis pela criao das normas

envolvidas.

Greenway (2004) procurou esclarecer os seguintes questionamentos:

Quais so os padres usados na rea de agrimensura?

Como os padres podem atingir a vida profissional de um agrimensor?

Os padres so favorveis ou contrrios ao desenvolvimento do trabalho de um

agrimensor?

Qual a postura do profissional frente a existncia de padres especficos

instrumentao usada na rea de agrimensura?

Quais so os rgos que esto envolvidos na formulao de padres especficos

para a instrumentao tica?

Quais so os padres e organismos existentes na rea da inspeo?

Quais so os trabalhos desenvolvidos pela FIG Fdration Interantionale des

Geometres (Copenhagen Dinamarca) e quais so os planos futuros da

organizao?

Ao fim do trabalho, Greenway concluiu que a existncia de padres um fato

positivo na vida profissional de um agrimensor. Tambm observou que a FIG detm

uma participao efetiva nos trabalhos desenvolvidos pela ISO que envolvam a

32

instrumentao de preciso e que almeja futuramente aumentar sua rede de padres

voltados para a medio.

Bruas Giniotis e Petrokeviius (2006) apresentaram a criao e a pesquisa

preliminar da preciso de uma bancada projetada para a realizao de ensaios e

calibraes de instrumentos topogrficos e geodsicos como teodolitos mecnicos,

teodolitos digitais e estaes totais. Os autores apresentam as normas usadas para a

calibrao desses instrumentos, as especificaes tcnicas voltadas para ngulos, de

acordo com os dispositivos de medidas, as especificaes tcnicas voltadas para os

teodolitos eletrnicos. Ao fim do trabalho, os autores chegaram, dentre outras

concluses, que os testes de medies preliminares foram realizados, provando que,

apesar dos resultados serem bons, o equipamento de ensaio deve ser modificado de

forma a aumentar a preciso da calibrao.

Zeiske (2001) apresentou em seu trabalho o comit tcnico ISO/TC 172 Optical

and optical instruments e os seus sub-comits, em especial o ISO/TC 172/SC 6

Geodetic and surveying instruments, que voltado para os instrumentos de

agrimensura. E por fim, no mesmo trabalho mostrou os padres publicados pela SC 6

(Subcommittee 6) e as tarefas realizadas pela mesma.

Leica Geosystems (2001) divulgou um boletim em que apresentava a importncia

calibrao instrumental. No mesmo artigo so apresentados os eixos da estao total

e os possveis erros instrumentais, erro de colimao, erros do eixo inclinado, erro do

ndice vertical, erro do eixo horizontal, erro de ndice compensador e a calibrao

ATR (Automatic Target Recognition).

Leica Geosystems (2000) publicou um informativo que tratava da constante aditiva

do EDM, que um tema que sempre foi difcil de entender. Atualmente com o uso de

refletores, fitas adesivas, as dvidas podem ter aumentado. As inconsistncias sobre

a terminologia usada no que diz respeito constante aditiva podem ser encontradas

em manuais, artigos e at mesmo em livros. Por isso foi lanado um boletim no qual

em so expressas de forma clara as definies que envolvem o tema e a forma

correta de se calcular uma constante aditiva.

33

3. CONCEIFUNDAMENTAIS E DETALHES DA INSTRUMENTAO USADA NA PESQUISA

3.1 Conceitos Fundamentais

A seguir sero apresentados alguns termos tcnicos que podem contribuir para a

compreenso do contedo abordado neste trabalho, como tambm para aprofundar

a discusso da terminologia aplicada em instrumentao e metrologia no contexto

desta pesquisa.

Atravs da publicao das brochuras Vocabulrio de Metrologia Legal e

Vocabulrio de termos fundamentais e gerais de metrologia, realizada em 1989, o

INMETRO define os termos como aferio, calibrao que so abordados nesta

pesquisa.

Calibrao

Conjunto de operaes que estabelece, em condies especiais, a correspondncia

entre o estmulo e a resposta de um instrumento de medir, sistema de medir ou

mostrador de medio.

De acordo com o VIM (2007), o resultado de uma calibrao permite tanto o

estabelecimento dos valores do mensurando para as indicaes quanto a

determinao das correes a serem aplicadas.

Captulo 3

CONCEITOS FUNDAMENTAIS E DETALHES DA INSTRUMENTAO USADA NA PESQUISA

34

Verificao e Retificao

Os operadores de equipamentos topogrficos devem periodicamente, antes de iniciar

o trabalho em campo, verificar as condies de retificao dos mesmos. Entende-se

por verificar um instrumento, a comprovao de que seu funcionamento est

correto. De acordo com Cunha (1983), sem essa precauo, os resultados podero

estar comprometidos e no se poder ter segurana quanto qualidade dos dados

levantados.

Classificao

Segundo a norma brasileira NBR13133:1994 (Execuo de levantamentos

topogrficos), classificar consiste em distribuir em categoria ou grupos a partir de um

sistema de classificao. Tal norma define as divises que devem ser enquadradas

nos instrumentos baseados no desvio padro de um conjunto de observaes obtidas

seguindo uma metodologia prpria (NBR 13133, 1994). Sero apresentadas as

tabelas (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) de classificaes dos instrumentos que esto envolvidos

nesta norma: teodolitos, nveis e medidores eletrnicos de distncias (MED).

A DIN 18723 traz que os teodolitos so classificados de acordo com o desvio padro

de uma direo observada nas duas posies (PD e PI) da luneta (A tabela 3.1

uma transcrio da norma NBR13133:1994 faz referncia a esta norma

internacional). A classificao de teodolito, conforme a DIN 18723, normalmente

definida pelos fabricantes. Em caso contrrio, deve ser realizada por entidades

oficiais e/ou universidades, em bases apropriadas para a classificao de teodolitos.

35

Tabela 3.1:Classificao de teodolitos

Classes de teodolitos Desvio-padro

Preciso angular

1 preciso baixa "30

2 preciso mdia "07

3 preciso alta "02

Fonte: Norma ABNT NBR 13133:1994

Os nveis so classificados de acordo com o desvio-padro de 1 km de duplo

nivelamento. Ver a Tabela 3.2:

Tabela 3.2: Classificao de Nveis


1 preciso baixa kmmm /10

2 preciso mdia kmmm /10

3 preciso alta kmmm /3

4 preciso muito alta kmmm /1


Os MED so classificados de acordo com o desvio-padro que os caracteriza. Ver

Tabela 3.3:

36

Tabela 3.3: Classificao do MED


1 preciso baixa ( )Dppmmm + 1010

2 preciso mdia ( )Dppmmm + 55

3 preciso alta ( )Dppmmm + 23


D = Distncia medida em km e

ppm = parte por milho.

As estaes totais so classificadas de acordo com os desvios-padro que as

caracterizam, de acordo com a Tabela 3.4:

Tabela 3.4: Classificao de estaes totais


Classes de

estaes totais

Desvio-padro

Preciso angular

Desvio-padro

Preciso linear

1 preciso baixa "30 ( )Dppmmm + 105

2 preciso mdia "07 ( )Dppmmm + 55

3 preciso alta "02 ( )Dppmmm + 33

37

Exatido (Acurcia)

A exatido denota uma absoluta aproximao das quantidades de medidas aos seus

valores verdadeiros.

Preciso

A preciso refere-se ao grau de refinamento ou a coerncia de um grupo de

medies e se avalia com base na magnitude das discrepncias. Se forem feitas

mltiplas medies da mesma quantidade e surgir pequenas discrepncias, isso

reflete uma alta preciso. O grau de preciso possvel depende da sensibilidade do

equipamento utilizado e da habilidade do observador.

A diferena entre preciso e exatido mais notvel ao observarmos um alvo. Na

Figura 3.1(a), por exemplo, os cinco tiros encontram-se dentro de um estreito

agrupamento, que indica uma operao precisa, quer dizer, o atirador pode repetir o

procedimento com um alto grau de consistncia. Entretanto, os tiros ficaram longe

do centro do alvo e, portanto, no foi exato. Eventualmente esta seja o resultado de

um desalinhamento da mira do canho. A Figura 3.1(b) mostra tiros dispersos que

no so nem precisos e nem exatos. Na Figura 3.1(c), o agrupamento no centro do

alvo representa tanto preciso quanto exatido. O atirador que obteve os resultados

na Figura 3.1(a) talvez possa fazer os tiros da Figura 3.1(c) aps alinhar a mira do

canho. Em topografia isto equivaler a calibrar os instrumentos de medio.

Figura 3.1: Diferena entre preciso e exatido (acurcia)

Com preciso

Sem exatido

(a)

Sem preciso

Sem exatido

(b)

Com preciso

Com exatido

(c)

38

Certificao

um processo pelo qual um organismo imparcial j certificado, atesta por escrito

que o sistema ou pessoas so competentes para realizar tarefas especificas.

Certificado de calibrao

Os certificados de calibrao so documentos que mostram os resultados das

medies realizadas com o instrumento ao compar-lo com um padro de referncia

que seja rastrevel a um padro nacional e/ou internacional. Servem para confirmar

que os aparelhos foram inspecionados, os mesmos no so completados por

relatrios de medio e s podem ser emitidos por laboratrios de calibrao com

acreditao nacional, que possuam marca registrada e que emitam o nmero do

certificado e calibrao.

Incerteza de medio

Parmetro associado ao resultado de uma medio, que caracteriza a disperso dos

valores que podem ser fundamentalmente atribudos a um mensurando.

Instrumento de medio

Dispositivo utilizado para medies, sozinho ou em conjunto com dispositivo(s)

complementar (es).

Metrologia

Metrologia o nome dado cincia que agrupa os conhecimentos sobre a arte de

medir e interpretar as medies realizadas. Abrange todos os aspectos tericos e

prticos relativos s medies, qualquer que seja a incerteza, em quaisquer campos

da cincia ou da tecnologia.

39

Metrologia Cientfica

Parte da metrologia que trata da pesquisa e manuteno dos padres primrios. No

Brasil o Instituto Nacional de Metrologia (INMETRO) o rgo que detm os padres

nacionais, no Laboratrio Nacional de Metrologia, e que encarregado de repassar

os valores dos mesmos aos demais laboratrios nacionais, inclusive aos responsveis

pela metrologia legal.

Medio

Segundo VIM (2007), conjunto de operaes que tem por objetivo determinar um

valor de uma grandeza (VIM - 2.1).

Medir

a ao de avaliar uma grandeza comparando-a com outra de mesma espcie,

adotada como referncia (Silva, 2004).

Sistemas de medidas ou sistemas de unidades de medidas

Nome dado ao conjunto de medidas ou unidades de medidas de diferentes espcies

agrupadas de maneira coerente e que so utilizadas em diferentes ramos da

atividade humana (Silva, 2004).

40

Unidade de medida

Unidade de medidas um conjunto abstrato usado para expressar o valor unitrio da

medida de determinada grandeza, com a qual outras grandezas de mesma natureza

so comparadas para expressar suas magnitudes em relao quela grandeza

especfica. Geralmente uma unidade de medida fixada por definio e

independente de condies fsicas. (Silva. 2004).

Padro de medida

Padro de medida um nome dado ao objeto ou fenmeno natural (incluindo

constantes fsicas e propriedades especficas de substncias) usado como referncia

para definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade de medida.

Padro primrio

Padro que designado ou amplamente reconhecido como tendo as mais altas

qualidades metrolgicas e cujo valor aceito sem referncia para outros padres de

mesma grandeza.

Padro Secundrio

Padro cujo valor estabelecido por comparao a um padro primrio da mesma

grandeza.

41

Padro Internacional

Padro reconhecido por um acordo internacional para servir, internacionalmente,

como base para estabelecer valores para outros padres da grandeza a que se

refere.

Padro Nacional

Padro reconhecido por uma deciso nacional para servir, em um pas, como base

para estabelecer valores a outros padres da grandeza a que se refere.

Padro de referncia

Padro, geralmente tendo a mais alta qualidade metrolgica disponvel em um dado

local ou em uma dada organizao, a partir do qual as medies l executadas so

derivadas.

Padro de Trabalho

Padro utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar medidas materializadas,

instrumentos de medio ou materiais de referncia.

Resoluo

Resoluo de uma medida o algarismo menos significativo que pode ser medido, e

depende do instrumento utilizado para realizar a medida.

42

Rastreabilidade

Segundo a VIM (2007), rastreabilidade a propriedade do resultado de uma medio

ou do valor de um padro estar relacionado a referncias estabelecidas, geralmente

a padres nacionais ou internacionais, atravs de uma cadeia contnua de

comparaes, todas tendo incertezas estabelecidas.

De um modo mais simples, rastrear manter os registros necessrios para identificar

e informar os dados relativos a origem e ao destino de um produto. pesquisar ao

mximo sobre algum produto ou servio (o que , de onde veio, como foi feito e pra

onde foi).

Os padres nacionais e internacionais so normalmente sustentados pelos Institutos

Nacionais de Metrologia (INM) de cada pas, como a Diretoria de Metrologia

Cientfica e Industrial do Inmetro (Dimci/Inmetro) no Brasil, o NPL no Reino Unido e

o PTB na Alemanha. Os Institutos Nacionais de Metrologia esto na extremidade da

hierarquia metrolgica em um pas e so responsveis por estabelecer e divulgar as

unidades de medida aos usurios, sejam eles cientistas, autoridades pblicas,

laboratrios ou indstrias.

1. Nos casos em que o INM possui condies de efetivar a unidade SI (Sistema

Internacional de Unidades) para uma determinada grandeza, o padro

nacional torna-se idntico ao padro primrio que realiza a unidade. Caso

contrrio, ele precisa garantir que as suas medies sejam rastreveis ao

padro primrio, calibrando seus padres em um INM de outro pas que

mantenha o padro primrio dessa grandeza.

Para que a rastreabilidade de uma medio seja caracterizada, no suficiente que o

laboratrio calibre seus equipamentos e disponha dos certificados de calibrao

correspondentes. preciso ir alm, pois um certificado de calibrao no fornece,

essencialmente, informaes sobre a competncia dos laboratrios que realizam as

calibraes que formam a cadeia de rastreabilidade. Assim, necessrio que se

considere tambm alguns outros elementos que so fundamentais para que se possa

43

afirmar que o resultado de medies rastrevel a um padro nacional ou

internacional, tais como:

Cadeia contnua de comparaes, conduzindo at um padro nacional ou

internacional;

Referncia unidade SI: a cadeia de comparaes deve atingir os padres

primrios para a realizao da unidade do SI;

Recalibraes: as calibraes devem ser repetidas a intervalos adequados,

definidos em funo de uma srie de variveis, tais como incerteza requerida,

freqncia e modo de uso dos instrumentos de medio, estabilidade dos

equipamentos, etc.;

Incerteza de medio: a cada passo da cadeia de rastreabilidade, deve ser

determinada a incerteza de medio, de acordo com mtodos definidos, de forma

que se obtenha uma incerteza total para a cadeia;

Documentao: cada passo da cadeia de rastreabilidade deve ser realizado de

acordo com procedimentos documentados, reconhecidos como adequados e os

resultados obtidos devem ser registrados em um certificado de calibrao;

Competncia: os laboratrios que realizam um ou mais passos de cadeia de

rastreabilidade devem fornecer evidncias da sua competncia para a realizao

da calibrao.

44

3.2 Detalhes da instrumentao utilizada na pesquisa

A seguir sero apresentados detalhes importantes para a instrumentao estudada

nesta pesquisa. Seguem detalhes dos teodolitos e estaes totais, nveis,

colimadores, antenas GNSS, prismas e nvel de bolha para basto (nvel de

cantoneira).

3.2.1 Teodolitos e Estaes Totais

O teodolito um instrumento utilizado para realizar medies diretas de direes

horizontais e ngulos verticais. Podem tambm ser utilizados para medir distncias

que, relacionadas com os ngulos verticais, permitem obter tanto a distncia

horizontal entre dois pontos quanto a diferena de nvel entre os mesmos. J as

estaes totais so equipamentos que combinam trs componentes bsicos, um

instrumento medidor eletrnico de distncia (EDM), um componente que mede

eletronicamente os ngulos e um microprocessador. Apresenta-se a seguir os

principais componentes de uma estao total. Ver Figura 3.2:

45

Figura 3.2: Principais componentes de uma estao total. (Fonte: Brum et al 2005).

3.2.1.1 Sistema de eixos dos teodolitos e estaes totais

Eixo Vertical, Azimutal ou Principal (VV)

O Eixo Vertical (VV) o eixo em torno do qual se realiza a rotao do aparelho.

Trata-se do eixo principal do equipamento e o que define a posio vertical do

mesmo. Possui, entre outras, a funo de suportar o peso da estrutura do

instrumento garantindo que a rotao em torno do mesmo coincida com a rotao

em torno do centro do crculo graduado horizontal.

46

Eixo Horizontal, de Elevao ou Secundrio (ZZ)

D-se o nome de eixo secundrio ao eixo que est localizado perpendicularmente ao

eixo vertical e em torno do qual gira a luneta do instrumento.

Eixo de Colimao ou de Observao (KK)

O Eixo de colimao determinado pelo alinhamento dos centros ticos das lentes

da luneta com o centro do retculo da mesma. Por construo ele deve ser

perpendicular ao Eixo Vertical e ao Eixo Secundrio.

3.2.1.2 Crculos Graduados

So crculos graduados de metal ou cristal (vidro) de forma que se leiam os ngulos

no sentido azimutal (sentido horrio na sua maioria), no sentido anti-horrio ou at

nos dois sentidos.

Os crculos podem ter escalas demarcadas de diversas formas, como por exemplo:

Tinta sobre plstico;

Ranhuras sobre metal ou

Traos gravados sobre cristal.

Os limbos podem funcionar por transparncia ou por reflexo. A codificao sempre

feita utilizando elementos que interrompem ou no o caminho tico entre a fonte

emissora de luz e o fotodetector.

Nos casos gerais onde os limbos funcionam por transparncia, os principais

componentes fsicos da leitura eletrnica de direes so dois, a saber:

47

Um crculo de cristal com regies claras e escuras (transparentes e opacas)

codificadas atravs de um sistema de fotoleitura;

Fotodiodos detectores da luz que atravessam o crculo graduado.

Existem basicamente dois princpios de codificao e medio, o absoluto (Figura

3.3) que fornece um valor angular para cada posio do crculo, e o relativo (Figura

3.4) que fornece o valor incremental a partir de uma origem, isto , quando se gira o

teodolito a partir de uma posio inicial.

Figura 3.3: Sistema de codificao absoluto. (Fonte: Fundamentos de Topografia, 2007).

Figura 3.4: Modelo de limbo incremental (relativo). (Fonte: Fundamentos de Topografia, 2007).

48

Para se entender de maneira simplificada os princpios de funcionamento deve-se

pensar em um crculo de vidro com uma srie de traos opacos igualmente

espaados e com espessura igual a este espaamento. Colocando uma fonte de luz

de um lado do crculo e um fotodetector do outro possvel contar o nmero de

pulsos claro-escuros que ocorrem quando o teodolito girado, de uma posio

para outra, para medir um ngulo. Esse nmero de pulsos pode ser ento convertido

e apresentado de forma digital em um visor.

3.2.1.3 Luneta de Visada

o elemento de visada para a obteno da imagem do objeto observado.

constituda de um tubo em cujas extremidades situam-se a ocular e a objetiva. Na

extremidade da ocular esto localizados os retculos, formados por dois fios

ortogonais: o fio nivelador (horizontal) e o fio colimador (vertical). Alguns

equipamentos possuem tambm dois fios horizontais equidistantes do fio nivelador,

que denominados de fios estadimtricos, que so utilizados para a avaliao de

distncias.

Em alguns instrumentos antigos, como o teodolito astronmico WILD T4, o poder de

ampliao da luneta era de 80 vezes. Na maioria dos casos dos instrumentos atuais,

entretanto, o poder de ampliao de 30 vezes. Ver figura 3.5:

Figura 3. 5: Luneta

RetculoOcular

Objetiva

Tubo porta retculoTubo portaocular

Tubo portaobjetiva

RetculoOcular

Objetiva

Tubo porta retculoTubo portaocular

Tubo portaobjetiva

49

3.2.1.4 Nveis de bolha tubulares e nveis digitais

O nvel de bolha tubular um tubo de vidro fechado em suas extremidades e seu

interior parcialmente cheio de um lquido voltil capaz de conservar a bolha com

uma proximidade relativamente estvel para as variaes normais da temperatura.

Geralmente se usa lcool sinttico purificado. Quando o tubo se inclina, a bolha se

move sempre rumo ao ponto mais alto do tubo, porque o ar mais leve que o

lquido. A posio relativa da bolha est localizada atravs de graduaes que

ocorrem em intervalos mais ou menos regulares sobre a superfcie exterior do tubo,

espaadas a uma distncia de 2 mm. A orientao a linha imaginria longitudinal

central tangente superfcie superior interna do recipiente. Quando a bolha est no

centro da sua trajetria, a orientao deve ser uma linha horizontal. Em um

instrumento de nivelao que usa bolha niveladora, se esta for ajustada

corretamente, sua linha de visada est em paralelo com a orientao do nvel de

bolha. Em seguida, ao centrar a bolha, a linha de visada fica na horizontal.

A sensibilidade do nvel determina o raio de curvatura que se d no processo de

fabricao. O maior raio corresponde melhor sensibilidade da bolha. Em trabalhos de

preciso indispensvel que a bolha seja muito sensvel, mas uma grande

sensibilidade pode as vezes ser um inconveniente em levantamentos pouco precisos.

Um movimento ligeiro da bolha deve ser acompanhada por uma mudana pequena,

porm perceptvel, na leitura observada a uma distncia aproximada de 200 metros.

A sensibilidade do nvel expressa-se em duas formas:

a) Pelo ngulo, em segundos e;

b) Pelo raio de curvatura do tubo. Se uma diviso subtende um ngulo de 20 no

centro, se diz que o nvel tem bolhas de 20. Uma bolha de 20 em um nvel

cujas divises so de 2 mm, tem um raio de aproximadamente de 68 ps (

20,726 metros). A sensibilidade dos nveis de bolha na maioria dos nveis de

inclinao (e em nveis mais velhos com telescpio curto) varia de 20 a 40"

aproximadamente.

50

A relao entre sensibilidade e o raio de curvatura se determina rapidamente. Se

medido em radianos, um ngulo subtendido por um arco cujo raio e comprimento

so de R e S, respectivamente, dada por:

R

S=

Ento, para uma bolha de 20 "com divises de 2 mm, no nvel de bolha, por

substituio:

R

mm

rad

2

/"265,206

"20=

Resolvendo o valor de R,

psmmmradmm

R 686.20625,20"20

/265,206*2==== (aproximadamente)

A Figura 3.6 ilustra exemplos de nveis: esfrico, tubular e digital.

(3.1)

(3.2)

51

Nvel Esfrico

Nvel Tubular

Nvel Digital

Figura 3.6: Nveis utilizados para a verticalizao do Eixo Principal

3.2.1.5 Parafusos de chamada:

Os parafusos de chamada so os elementos de ajuste. Eles so usados para se

realizar os ajustes finos nas medies. Os parafusos de chamada se dividem em:

Parafuso de chamada do limbo horizontal;

Parafuso de chamada do limbo vertical; e

Parafuso de chamada do movimento geral.

Tais elementos so indispensveis para a obteno de uma coincidncia perfeita da

linha de colimao com o objeto visado.

52

3.2.1.6 Parafusos calantes ou niveladores

Os parafusos calantes ou parafusos niveladores so utilizados para nivelar (calar) o

instrumento a partir dos nveis de bolha ou nvel digital. Como os mesmos

encontram-se conectados a base nivelante, ao gir-los adequadamente, inclina-se o

corpo do instrumento na direo desejada realizando assim o nivelamento do

mesmo. Ver Figura 3.7:

Figura 3.7: Parafusos calantes

Com auxlio da bolha cilndrica, usam-se os parafusos calantes (trs), coloca-se o

eixo longitudinal da bolha cilndrica paralelo a um par de parafusos, e mexendo

nestes dois parafusos, simultaneamente, girando-os um no sentido horrio e outro

no anti-horrio, at centralizar a bolha. Em seguida, gira-se o aparelho at que o

53

eixo longitudinal da bolha fique perpendicular com a posio anterior e girando o

parafuso restante at que centralize a bolha. D-se um giro qualquer no aparelho e,

se a bolha cilndrica continuar centralizada, ento o aparelho estar nivelado.

3.2.1.7 Base nivelante

Bases nivelantes so os instrumentos mais versteis da agrimensura e devem ser

periodicamente testados e ajustados. Bases nivelantes usam uma bolha circular para

o nivelamento e podem ou no usar fio de prumo embutido. A seguir na Figura 3.8

apresentada a seo transversal de uma base nivelante profissional da fabricante

Leica Geosystems, modelo GDF 122.

Figura 3.8: Seo Transversal de uma base nivelante

3.2.1.8 Visor para leitura das medies

As medies dos ngulos e das distncias so feitas a partir de codificadores

eletrnicos e exibidos em um visor instalado no corpo do instrumento. Ver Figura 3.9

54

Figura 3.9: Visor da estao total da fabricante Leica Geosystems, modelo TCA 1201+

3.2.1.9 Compensador de Inclinao

O compensador no interior do aparelho equilibra a inclinao do eixo vertical em

direo ao ponto visado e faz com que a pontaria seja perfeitamente feita na

horizontal.

As estaes totais modernas esto equipadas com um duplo eixo compensador, que

corrige automaticamente ngulos horizontais e verticais para qualquer desvio em

relao linha prumo.

3.2.1.10 EDM ou Medidor Eletrnico de Distncia

Um avano importante para a topografia, que ocorreu h aproximadamente 50 anos,

foi a utilizao de instrumentos para medio eletrnica de distncias (MED). Estes

mecanismos determinam a distncia por meio da medio indireta do tempo que

toma a energia eletromagntica de velocidade conhecida de viajar de um extremo da

linha ao outro e regressar. Na prtica, a energia se transmite de um extremo da

linha a outro e regressa a um ponto inicial, desta maneira viaja o dobro da distncia

55

da trajetria. Os instrumentos de MED tornaram possvel medir distncias exatas, de

forma mais rpida e fcil. Se possvel, uma linha direta de visada pode ser

mensurada por distncias longas ou em terrenos inacessveis.

Na gerao atual, os instrumentos de MED trazem incorporados teodolitos digitais e

microprocessadores, para criar assim instrumentos de estao total. Tais

instrumentos podem medir distncias e ngulos simultaneamente e

automaticamente. O microprocessador recebe o comprimento medido da inclinao e

o ngulo zenital (ou vertical), calcula as componentes horizontais e verticais das

distncias, e as exibe em tempo real.

3.2.2 Nveis

Os nveis so instrumentos destinados determinao de altura entre dois ou mais

pontos sobre a superfcie terrestre. De acordo com a classificao dos mesmos, eles

podem alcanar precises sub-milmtricas.

De acordo com Veiga4 et al. (2003) apud Brum (2005), os nveis digitais possuem os

mesmos componentes mecnicos e ticos de um instrumento tradicional, mas

distingui no que se refere a forma de leitura. Esta baseia-se na decodificao de um

cdigo de barras existente na mira.

O movimento geral do aparelho realiza-se como no processo mecnico, ou seja,

aponta-se o nvel para a mira e realiza a focalizao. Aps isto, pressiona-se o boto

de leitura e os dados so adquiridos e memorizados pelo instrumento.

4 VEIGA, L. A. K. ; FAGGION, Pedro Luis ; FREITAS, Silvio Rogrio Correia de ; SANTOS, Daniel Perozzo dos . Desnveis de primeira ordem com estao total. In: Curso de Ps-Graduao em Cincias Geodsicas - UFPR. (Org.). Srie em Cincias Geodsicas: Novos desenvolvimentos da Cincias Geodsicas. Curitiba: Universidade Federal do Paran, 2003, v. 3, p. 155-166.

56

3.2.2.1 Sistema de eixos

Para que o usurio possa compreender melhor o funcionamento de um nvel, na

Figura 3.10 so apresentados os trs eixos principais de um nvel:

Eixo principal ou e rotao (ZZ)

Eixo tico ou linha de visada ou eixo de colimao (OO)

Eixo do nvel tubular ou tangente central (HH)

Figura 3.10: Sistema de eixo de um nvel

57

Na Figura 3.11 so apresentados os principais componentes de um nvel:

Figura 3.11: Principais componentes de um nvel

Os autores classificam os nveis baseando-se no princpio de funcionamento ou na

preciso dos mesmos.

Os nveis classificados como pertencentes a classe de transio so os equipamentos

denominados como nveis de engenheiro ( preciso maior que 10mm/km). A classe

com equipamentos cuja preciso maior que 3 mm/km corresponde aos

denominados nveis de construo. Por fim, a classe com equipamentos cuja preciso

menor que 3 mm/km corresponde aos equipamentos considerados de preciso.

A Tabela 3.2 (pg. 37) traz a classificao de nveis de acordo com a norma ABNT

NBR 13133:1994.

Para os propsitos deste trabalho os nveis sero classificados da seguinte forma:

Nveis ticos mecnicos e automticos;

58

Nveis digitais; e

Nveis laser.

A seguir descrevem-se as principais caractersticas de cada um dos tipos de nveis:

3.2.2.2 Nveis ticos mecnicos

Um nvel tico consiste de um telescpio equipado com nvel de bolha ou

compensador automtico para garantir visadas longas horizontais e verticais usando

mira graduada.

Os nveis ticos so classificados em nveis mecnicos e automticos. Nos nveis

ticos mecnicos, o nivelamento de calagem (fino) do aparelho feito com o auxlio

de nveis de bolha bipartida. Os nveis automticos possuem um dispositivo de

compensao, que mantm a linha horizontal de visada quando os instrumentos so

nivelados. A linha de visada nivelada automaticamente, usando-se um sistema

compensador (pendular).

3.2.2.3 Nveis Digitais

Os nveis digitais denominam-se automticos porque usam um compensador

pendular para autoniverlar-se, depois que o operador tenha efetuado um

nivelamento prvio aproximado atravs de uma bolha. Com o telescpio e o fio de

retculo, esse instrumento pode ser utilizado para obter leituras manualmente, como

em qualquer outro nvel automtico.

59

A Figura 3.12 apresenta uma ilustrao de nvel digital:

Figura 3.12: Exemplo de um nvel digital do fabricante Leica Geosystems. Fonte: http://www.leica-geosystems.co.uk/en/Levels-Digital-Electronic-Levels_5291.htm

3.2.2.4 Nveis a laser

Estes tipos de instrumentos caracterizam-se pela substituio da luneta por um feixe

laser rotativo. O aparelho lana um feixe de raio laser no plano horizontal ou

inclinado, visvel ou invisvel. A partir da rotao do emissor do raio laser, a

varredura horizontal igual a 360. Para a obteno da altura dos pontos da rea de

varredura utiliza-se um detector de raio laser conectado a uma rgua graduada.

Devido ao fato do raio laser definir um plano horizontal ou inclinado sobre a rea de

varredura, esse tipo de equipamento tem sido usado como elemento auxiliar em

mquinas de terraplenagem e de escavao. Ver Figura 3.13:

60

Figura 3.13: Exemplo de Nvel laser Leica Rugby 100 LR Fonte: http://www.leica-geosystems.com/en/index.htm

3.2.3 Antenas receptoras GNSS

Devido complexidade deste assunto e considerando que neste trabalho o interesse

bsico a calibrao de uma antena GNSS, ser feito a seguir uma breve descrio

das principais funes e dos fundamentais componentes de uma antena receptora

GNSS. Para mais informaes recomenda-se: Kraus (1988), Lorrain et al. (1988),

Johnson (1993), Rothammel (1995), Balanis (1998), Carr (1998), Machado (2002) e

Ribeiro (2002).

O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) define antena receptora

GNSS como sendo a parte de um sistema de transmisso ou recepo responsvel

por irradiar ou receber ondas eletromagnticas (IEEE, 1983, p. 7).

A antena receptora GNSS um mecanismo com finalidade de captao das ondas

eletromagnticas nas faixas de radiofreqncia da banda L (Pinker5 et al. 1998 apud

FREIBERGER;2007), sendo formada basicamente de componentes metlicos

5 PINKER, A.; ADAMS, S.; PEEPLES, D. (1998). The saga of L. 1998. In: Proceedings of the National Technical Meeting "Navigation 2000". ION GPS, January 21-23, 1998, California.

61

dispostos em diversas configuraes cujas dimenses so fornecidas em funo do

comprimento de onda.

A deteco das ondas eletromagnticas vindas dos satlites responsabilidade das

antenas receptoras GNSS. Elas funcionam como sensores que traduzem o sinal do

satlite incidente em informaes de amplitudes e fase.

Segundo Tranquilla6 et al. (1989; p.356) apud Freiberger (2004, p. 05), a antena do

receptor GNSS converte a energia da onda em corrente eltrica, eleva a fora do

sinal e pe disposio os sinais ao processador do receptor e finalmente deve ser

capaz de rejeitar os sinais que esto fora do seu campo de operao.

Tipos de antenas GNSS

Segundo Seeber7 (1993; p. 230) apud Freiberger (2007; p. 36), os modelos de

antenas receptoras GNSS (Ver Figura 3.14) disponveis para o emprego na recepo

dos sinais so:

Monopolo ou dipolo;

Helicoidal;

Helicoidal espiral;

Microstrip ou patch;

Choke Ring;

Geodsica mod. 5700;

Geodsia Zephyr e

Dipolo

6 TRANQUILLA, J. M.; COLPITTS, B. G.; CARR, J. P. (1989). Measurement of low-multipath Antennas for Topex. In: 5th INTERNATIONAL GEODETIC SYMPOSIUM ON SATELLITE POSITIONING. Las Cruces, New Mexico. P. 356-361. 7 SEEBER, G. (1993). Satellite Geodesy. Berlin: de Gruyter.

62

Figura 3. 14: Tipos de antenas receptoras GNSS. (Fonte: http://www.shammas.eng.br/.../012006gps/gpsc5.2.jpg)

Dentre as vrias cl

Documents

A Calibração de Instrumentos de Medição Topográficas