Ogata

Paulo Hideshi Ogata

AVALIAO DO PERIGO DE COLISO ENTRE

AERONAVES EM OPERAO DE

APROXIMAO EM PISTAS DE

ATERRISSAGEM PARALELAS

Dissertao apresentada Escola

Politcnica da Universidade de

So Paulo para obteno do

Ttulo de Mestre em Engenharia

rea de Concentrao:

Sistemas Digitais

Orientador:

Prof. Livre-Docente Joo Batista Camargo Jnior

So Paulo 2003

i

Dedico este trabalho aos meus pais Elvira e Seitti,

a minha esposa Elaine e aos meus filhos Juliana e Thiago.

ii

AGRADECIMENTOS

Ao amigo e orientador Prof. Dr. Joo Batista Camargo Jnior pela orientao

desde o incio desta dissertao, pelas diretrizes seguras e permanente

incentivo na elaborao deste trabalho.

A minha me e ao meu pai pelo total apoio a minha formao e incentivo pela

busca do conhecimento e da verdade.

A minha esposa e aos meus filhos pela compreenso, apoio e incentivo na

realizao deste trabalho.

Ao Major Eno Siewerdt Atech, Tecnologias Crticas, pela colaborao e

suporte nas atividades relacionadas ao setor do transporte areo desenvolvidas

no grupo de Anlise de Segurana (GAS).

Ao estagirio Andr Ricardo Koeppl pela colaborao nas simulaes.

iii

RESUMO

Esta pesquisa apresenta uma contribuio para a avaliao dos nveis de perigo em

sistemas crticos de segurana. Neste trabalho proposta a modelagem de uma

ferramenta de auxlio tomada de deciso com base na avaliao do nvel perigo de

coliso entre duas aeronaves em operao de aproximao em pistas de aterrissagem

paralelas (UCSPA Ultra Closely Spaced Parallel Approaches). Esta ferramenta

apresenta resultados promissores, em termos da anlise na minimizao do

espaamento entre as pistas paralelas, de acordo com o nvel mximo de perigo

regulamentado pelo setor. Esta ferramenta tem como base um modelo dinmico de

duas aeronaves em operao de aproximao no cenrio UCSPA, sob condies

meteorolgicas adversas. A predio da posio da aeronave intrusa modelada por

meio de incertezas traduzidas em termos de distribuies de probabilidades, cujas

distribuies representam as incertezas na proa, posio lateral, posio longitudinal

e velocidade. A ferramenta computacional utilizada na simulao e na obteno dos

dados numricos est fundamentada no Mtodo de Monte Carlo.

iv

ABSTRACT

This research presents a contribution to hazard level assessment of safety critical

systems. In this work is proposed an aid tool modeling for decision-making process

based on collision hazard evaluation between two aircrafts on UCSPA (Ultra Closely

Spaced Parallel Approaches) scenario. This tool presents promising results, in terms

of parallel runways spacing minimization analysis, according to the maximum hazard

level regulated by the sector. This tool is based on a dynamic model of two aircrafts

on UCSPA scenario under Instrument Meteorological Conditions (IMC). The

predicted intruder aircraft position is modeled taking into account some uncertainties

translated in terms of probability distributions. These probability distributions

represent uncertainties associated with heading, lateral position, longitudinal position

and speed. The computation tool used in the simulation to obtain the numerical data

is based on Monte Carlo Method.

v

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

LISTA DE ABREVIATURAS

LISTA DE SMBOLOS

1. INTRODUO ....................................................................................... 1

1.1. Objetivo ........................................................................................ 3

1.2. Apresentao da Dissertao ........................................................ 5

2. ANLISE DE RISCO EM SISTEMAS CRTICOS ............................... 6

2.1. Introduo ..................................................................................... 6

2.2. O Fator Humano e a Automao .................................................. 8

2.3. Anlise de Risco e de Perigo ........................................................ 10

2.3.1. Risco e Perigo ..................................................................... 10

2.3.2. Anlise de Risco e Anlise de Perigo ................................. 11

2.3.3. Diviso Funcional da Anlise de Risco .............................. 13

2.3.4. Fontes de Risco .................................................................. 21

3. RISCOS NO CONTEXTO DA NAVEGAO AREA ....................... 23

3.1. O Sistema de Controle de Trfego Areo .................................... 23

3.1.1. Introduo ......................................................................... 23

3.1.2. Futuros Sistemas de Navegao Area ............................. 28

3.2. Operao de Aproximao em Pistas

de Aterrissagem Paralelas ............................................................. 30

3.2.1. Conceituao ..................................................................... 30

3.2.2. Elementos de Anlise das Pistas de

Aterrissagens Paralelas ...................................................... 35

vi

3.3. Anlise de Perigo em Pistas de Aterrissagem Paralelas ............... 38

3.4. Modelos de Anlise de Coliso entre Aeronaves ......................... 41

4. MTODO DE MONTE CARLO ............................................................. 47

4.1. Introduo ..................................................................................... 47

4.2. Princpios do Mtodo de Monte Carlo .......................................... 49

4.2.1. Conceitos Bsicos ............................................................. 49

4.2.2. Exemplos de Aplicaes do Mtodo de Monte Carlo ....... 51

4.3. Nmeros Aleatrios e Pseudoaleatrios ....................................... 59

4.4. Tcnicas de Gerao de Nmeros Pseudoaleatrios .................... 61

4.4.1. Nmeros Pseudoaleatrios Uniformemente

Distribudos ....................................................................... 61

4.4.2. Mtodo da Transformada Inversa ..................................... 66

5. PROPOSTA DE AVALIAO DE PERIGO EM PISTAS

DE ATERRISSAGEM PARALELAS ........................................................ 69

5.1. Mtricas de Risco .......................................................................... 69

5.2. Modelo de Avaliao de Perigo .................................................... 71

5.2.1. Descrio do Modelo de Avaliao de Perigo ................... 71

5.2.2. Influncia no Espaamento entre as Pistas Paralelas ........ 74

5.2.3. Modelo Dinmico das Aeronaves ..................................... 78

5.3. Passos na Implementao do Algoritmo ....................................... 82

5.4. Posicionamento da Aeronave Intrusa ............................................ 84

6. RESULTADOS DA SIMULAO ......................................................... 87

6.1. Resultados Alcanados .................................................................. 87

6.2. Anlise dos Resultados .................................................................. 90

6.3. Anlise dos Principais Parmetros ................................................ 95

6.3.1. Influncia do Parmetro Perda de Separao Lateral .......... 95

6.3.2. Influncia de Outros Parmetros ......................................... 97

vii

7. CONCLUSES E CONSIDERAES FINAIS ..................................... 99

7.1. Concluses .................................................................................... 99

7.2. Consideraes Finais .................................................................... 100

7.3. Aplicaes Prticas Relacionadas Dissertao .......................... 103

7.4. Futuras Linhas de Pesquisa ........................................................... 104

7.4.1. Estudo da Influncia das Turbulncias nas Operaes de

Aproximao em Pistas de Aterrissagem Paralelas .......... 104

7.4.2. Estudo da Minimizao do Parmetro NOZ (Zona de

Operao Normal) ............................................................. 104

7.4.3. Estudo do Modelo de Crescimento de Clulas Aplicado

ao Controle de Trfego Areo ........................................... 105

ANEXO Glossrio ........................................................................... 106

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................. 116

viii

LISTA DE FIGURAS

Fig. 2.1 Causas dos Acidentes e Incidentes Areos 7

Fig. 2.2 Componentes do Risco 11

Fig. 2.3 Classificao da Anlise de Risco 14

Fig. 2.4 Risco Tolervel e ALARP 20

Fig. 3.1 Fases de Operao no Espao Areo 24

Fig. 3.2 Padres de Separao (VFR x IFR) 33

Fig. 3.3 Geometria de Pistas Convergentes 34

Fig. 3.4 Aproximao Paralela com Zona de No Transgresso (NTZ) 35

Fig. 3.5 Atrasos na Operao de Aproximao em Pistas Paralelas 36

Fig. 3.6 rvore de Falha: Aproximao em Pistas Paralelas 40

Fig. 3.7 Zona Protegida e de Alerta 43

Fig. 3.8 Encontro Geomtrico em 2D 44

Fig. 4.1 Simulao de um Sistema Arbitrrio pelo Mtodo de Monte Carlo 50

Fig. 4.2 Grfico da Funo f(x) 51

Fig. 4.3 Sistema de Linhas Paralelas 53

Fig. 4.4 rea D entre as Curvas 54

Fig. 4.5 Processo de Transio Cronolgica do Estado dos Componentes 57

Fig. 4.6 Processo de Transio Cronolgica do Estado do Sistema 58

Fig. 4.7 Gerador de Nmeros Aleatrios Mecnico 59

Fig. 5.1 Nvel de Perigo x Nmero de Simulaes 73

Fig. 5.2 Determinao de ALARP pela Curva de Risco 74

Fig. 5.3 Operao de Aproximao em Pistas de Aterrissagem Paralelas 78

Fig. 5.4 Modelo de Deteco de Conflito 79

Fig. 5.5 Determinao do Posicionamento das Aeronaves 85

Fig. 6.1 Probabilidade de Perigo de Coliso x Espaamento

entre as Pistas Paralelas 90

ix

LISTA DE TABELAS

Tab. 2.1 Lista de Cenrios 12

Tab. 2.2 Principais Mtodos de Anlise de Perigo 15

Tab. 2.3 Aceitabilidade dos Nveis de Riscos Fatais Anuais 18

Tab. 3.1 Principais Aeroportos nos EUA 34

Tab. 3.2 Pistas de Aproximao Paralelas no Brasil 35

Tab. 3.3 Tipos de Domnios e Cenrios 38

Tab. 5.1 Mtricas Aplicveis no Setor Areo 70

Tab. 6.1 Resultados obtidos pelo Modelo de Anlise de Perigo Proposto 88

Tab. 6.2 Nvel de Perigo nas Operaes UCSPA para 500.000 simulaes 89

Tab. 6.3 Nmero de Intruses no Recuperveis Livres versus L 95

Tab. 6.4 Influncia do Parmetro Perda de Separao Lateral 96

Tab. 6.5 Exemplos de Incertezas FTE e NSE 97

Tab. 6.6 Influncia do Parmetro TSE/NSE 98

Tab. 7.1 Probabilidade de Conflito x Espaamento

(Modelo de Comparao) 101

Tab. 7.2 Probabilidade de Conflito x Espaamento (Modelo Proposto) 101

Tab. 7.3 Viabilidade de Uso das Pistas: Modelo Proposto x

Modelo de Comparao 102

Tab. A.1 Categorias de Aproximao por ILS 111

x

LISTA DE SMBOLOS

R Risco

si Cenrios

pi Probabilidade de ocorrncia do cenrio em considerao

ci Conseqncia ou medida de avaliao do cenrio considerado

i Freqncia de ocorrncia do cenrio si pi(i) Funo densidade de probabilidade de i do i-simo cenrio i(ci) Funo densidade de probabilidade da conseqncia r, k Proa (heading) n Vetor unitrio paralelo trajetria da aeronave intrusa

jei Vetores unitrios dos eixos das coordenadas x e y

rP Vetor posio da aeronave intrusa relativa aeronave de referncia

smin Separao mnima entre a aeronave de referncia e intrusa

{ }itS Processo estocstico da posio de uma aeronave i no tempo t { }itV Processo estocstico da velocidade de uma aeronave i no tempo t

its Elementos de { }itS itv Elementos de { }itV

Dc Complemento de D

(t) Taxa de cruzamento (in-crossing rate) Pic(t1, t2) Probabilidade de ocorrncia do evento cruzamento (in-crossing)

i Valores de uma varivel aleatria E[], Mdia ou esperana da varivel aleatria V[X] Varincia da varivel aleatria X

Mn(X) Mdia amostral da varivel aleatria X

Nmero irracional pi

FX(x) Funo densidade de probabilidade marginal da varivel aleatria X

FA() Funo densidade de probabilidade marginal da varivel aleatria A

FX,A (x,) Funo distribuio de probabilidade cumulativa conjunta das

variveis aleatrias X (distncia) e A (ngulo)

xi

i e i Taxa de falhas e taxa de reparos do componente i RS Confiabilidade do sistema

Ri Confiabilidade do subsistema i

QS No confiabilidade do sistema

Ti Durao do estado do componente i

mod m Operao mdulo m

Coeficiente de correlao Pj, Qj Pontos da trajetria (aeronave intrusa e referncia)

u, v Velocidade (aeronave de referncia e intrusa)

Tj Tempo de chegada nominal em cada ponto Pj ou Qj

p(t), q(t) Posio nominal (aeronave intrusa e referncia)

, Mdia e desvio padro da distribuio de probabilidade gaussiana L Espaamento entre as pistas de aterrissagem paralelas

Px, Py Posio da aeronave intrusa em relao aos eixos x e y

PHL Valor do nvel de perigo obtido na simulao em funo do

espaamento entre as pistas de aterrissagem paralelas

sr, qr Distncia e posio nominal da aeronave de referncia

si, pi Distncia e posio nominal da aeronave intrusa

xii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ACAS Airborne Collision Avoidance System

ACC Centro de Controle de rea

ADS-B Automatic Dependent Surveillance Broadcast

AILS Airborne Information for Lateral Spacing

ALARP As Low As Reasonably Practicable

APP Centro de Controle de Aproximao

ARTCC Air Route Traffic Control Center

AS Alert Services

ASR Airport Surveillance Radar

ATC Air Traffic Control

ATCT Airport Traffic Control Towers

ATM Air Traffic Management

ATS Air Traffic Services

CD&R Conflict Detection and Resolution

CENIPA Centro de Investigao e Preveno de Acidentes Aeronuticos

CINDACTA Centro Integrado de Defesa Area e Controle do Trfego Areo

CNS/ATM Communications, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management

CSPA Closely Spaced Parallel Approaches

DCIA Dependent Converging Instrument Approaches

DEPV Diretoria de Eletrnica e Proteo ao Vo

DGPS Differential Global Positioning System

ETA Event Trees Analysis

EUROCONTROL European Organization for the safety of Air Navigation

exp exponencial (e)

FAA Federal Aviation Administration

FANS Future Air Navigation System

FIR Flight Information Region

FIS Flight Information Services

FMEA Failure Mode and Effects Analysis

FTA Fault Tree Analysis

FTE Flight Technical Error

GNSS Global Navigation Satellite System

GPS Global Positioning System

xiii

HAZOP Hazard and Operability Analysis

ICAO International Civil Aviation Organization

IEC International Electrotechnical Commission

IFR Instrument Flight Rules

ILS Instrument Landing System

IMC Instrument Meteorological Conditions

LAAS Local Area Augmentation System

MD Perda de separao (miss distance) NASA National Aeronautics and Space Administration

NOZ Normal Operating Zone

NPBlivre Nmero Permitido de Intruses No Recuperveis (blunders) que

podem ocorrer livremente

NSE Navigation Sensor Error

NTSB National Transportation Safety Board

NTZ No Transgression Zone

PHA Preliminary Hazard Analysis

PRM Precision Runway Monitor

RA Resolution Advisories

SCIA Simultaneous Converging Instrument Approaches

SRPV Servios Regionais de Proteo ao Vo

TA Traffic Advisories

TCAS Traffic Alert and Collision Avoidance System

TSE Total System Error

TRACON Terminal Radar Approach Control

TWR Centro de Controle de Aerdromo

UCSPA Ultra Closely Spaced Parallel Approaches

VFR Visual Flight Rules

VMC Visual Meteorological Conditions

VOR VHF Omni directional Range

WAAS Wide Area Augmentation System

Cap. 1 Introduo 1

1. INTRODUO

Atualmente, os servios ou aplicaes disponibilizados comunidade tm como

mola propulsora, a descoberta de novas tecnologias ou evoluo nos sistemas

existentes. O fato relevante nesse processo a clara indicao de que estes avanos

so realizados por meio do uso de tecnologias que, de alguma forma, utilizam-se de

sistemas computacionais embarcados.

Porm, em alguns casos, os servios ou aplicaes a serem disponibilizados

dependem de certos requisitos de operao do sistema, requisitos estes considerados

crticos, desde que um mau funcionamento no sistema pode resultar em srias

conseqncias a seus usurios. Genericamente, tais sistemas so denominados de

sistemas crticos de segurana. Requisitos tpicos no projeto desses sistemas incluem

a proteo vida humana, ao meio ambiente ou dos recursos materiais. Em sistemas

crticos, a denominao segurana refere-se sempre expresso safety em

contraposio ao termo security.

No projeto, desenvolvimento e explorao comercial de servios ou aplicaes

baseados em sistemas crticos (aviao, plantas nucleares ou qumicas, por exemplo),

alguns fatores so abordados pelo grupo interessado na anlise de risco do negcio,

auxiliando-o no processo de tomada de deciso. Sob o ponto de vista econmico do

empreendedor, estes fatores incluem o montante do investimento, a anlise da

lucratividade, o mercado potencial, a concorrncia, o risco de perdas monetrias, o

retorno financeiro, entre outros. Contudo, sob a tica da respectiva agncia

reguladora responsvel e a sociedade em geral, a preocupao bsica sempre

referenciada em termos da proteo vida e propriedade.

Portanto, independente do tipo de sistema crtico considerado, o sucesso do

empreendimento deve estar relacionado com o cumprimento dos critrios de

segurana (safety) e da confiabilidade do sistema, sem os quais os benefcios dos

mais sofisticados sistemas e tecnologias sero em vo.

Em outras palavras, a segurana deve representar para a comunidade envolvida

(rgo regulador, fabricantes e operadoras), a principal prioridade em garantir nveis

mnimos de risco aos usurios finais. Exemplo ilustrativo dessa preocupao

encontrado no setor da aviao. Segundo a National Aeronautics and Space

Cap. 1 Introduo 2

Administration (NASA) 1996, a histria da aviao foi caracterizada por perodos de

rpidos avanos tecnolgicos que diminuram drasticamente o nmero de acidentes

areos, seguida de perodos com taxas comparativamente estveis, como reflexo

direto dos avanos industriais no setor e das mudanas nos regulamentos. Ressalta-

se, porm, que as mudanas relacionadas segurana foram identificadas por meio

de investigaes realizadas somente aps os acidentes ou incidentes areos. Os

primeiros programas com respeito segurana nesse setor tm suas origens nos

primrdios da aviao comercial, aps a Primeira Guerra Mundial.

Segundo Johnson (1989), a segurana uma caracterstica de um sistema crtico

definida como a probabilidade, em um determinado perodo de tempo, de que o

sistema executar corretamente suas funes. Em caso de descontinuidade, o sistema

deve buscar um estado final de forma a no interromper a operao de outros

sistemas ou comprometer a segurana de quaisquer pessoas associadas ao sistema.

Portanto, a segurana indica a capacidade do sistema em buscar um estado final

seguro em caso de falha (fail-safe).

A confiabilidade atribuda a um sistema implica que o mesmo ir executar

corretamente suas funes e de forma consistente ao longo de um determinado

perodo de tempo. A confiabilidade de um sistema como uma funo do tempo,

indica a probabilidade condicional de que o sistema estar funcionando no intervalo

de tempo [0, t], dado que estava operacional no instante t = 0. O termo confiabilidade

tambm utilizado na qualificao de sistemas cujo reparo no possa ocorrer de

imediato. Inclui-se nesta categoria, os mdulos de controle de sistemas de satlites e

situaes onde aplicaes crticas, executadas ou controladas por computadores, no

possam apresentar falhas como nas funes relacionadas ao controle de aeronaves

em vo (Siewiorek; Swarz, 1982).

De modo geral, os sistemas crticos de segurana podem estar sujeitos ocorrncia

de algum tipo de problema ou anormalidade durante a sua operao. Segundo

Camargo (2002), existe no Brasil muita discusso e pouca padronizao no que se

refere terminologia que caracteriza a ocorrncia de problemas ou anormalidades em

sistemas relacionados com a segurana. As expresses indicativas de problemas

incluem fault, error e failure, termos estes imprescindveis para o perfeito

Cap. 1 Introduo 3

entendimento das idias nesta rea. De acordo com o autor, a melhor terminologia

corresponde s seguintes tradues: fault como falha, error como erro e failure

como disfuno.

Ao longo deste trabalho sero utilizadas as seguintes definies com base em

(Camargo, 2002) e (Camargo, 1996):

Fault falha: indicativo de uma imperfeio, defeito ou deficincia de um

componente ou circuito, em termos de hardware. Em se tratando de software,

indica o resultado de uma implementao incorreta ou omisso de dados em

um programa de computador, usualmente conhecido como bug.

Error erro: corresponde manifestao de uma falha, de modo que sua

ocorrncia pode contaminar outros processos internos ao sistema, alterando o

resultado ou a sada esperada.

Failure disfuno: corresponde a um procedimento, uma rotina ou funo

executada de maneira incorreta e, portanto, representativo da exteriorizao do

erro para o meio externo. Outras denominaes para o termo disfuno incluem

avaria ou mau funcionamento.

A seguir so apresentados o objetivo desta dissertao e uma breve descrio dos

captulos que compem este trabalho de pesquisa.

1.1. Objetivo

O trabalho desenvolvido nesta dissertao est inserido no mbito da Anlise de

Perigo com aplicao no setor areo de transporte. Nesta pesquisa considerado um

ambiente ditado pela necessidade de otimizao do uso do espao areo, em

particular nas operaes de aproximao de aeronaves em pistas de aterrissagem

paralelas sob condies meteorolgicas adversas. Na literatura tcnica, este conceito

denominado CSPA (Closely Spaced Parallel Approaches) sob condies IMC

(Instrument Meteorological Conditions).

Cap. 1 Introduo 4

Especificamente, neste trabalho, so considerados aeroportos com pistas de

aterrissagem paralelas, cujo espaamento entre as linhas centrais das pistas estejam

entre 750 e 1500 ps (228,6 ~ 457,2m). Este cenrio denominado de UCSPA (Ultra

Closely Spaced Parallel Approaches) (Houck; Powell, 2001).

No contexto UCSPA, o fundamento bsico para a otimizao do espao areo nas

vizinhanas de aeroportos dotados de pistas de aterrissagem paralelas, advm da

necessidade de suportar o crescimento do trfego areo previsto para as prximas

dcadas. A concretizao desta otimizao, sob todos os aspectos, tem como suporte

o conceito dos futuros sistemas de navegao area, CNS/ATM (Communications,

Navigation, Surveillance/Air Traffic Management), recomendado pelo frum da

aviao civil internacional ICAO (International Civil Aviation Organization).

Os futuros sistemas de navegao area abrem novas possibilidades para o transporte

areo atravs da introduo de procedimentos mais flexveis aos controladores de

trfego areo e pilotos. Estes novos procedimentos possibilitaro aos pilotos a

escolha de rotas otimizadas, em tempo real, entre um ponto de origem e destino,

sendo suportados por meio do uso de novos dispositivos e novas tecnologias

embarcadas nas aeronaves, permitindo, de forma segura, o atendimento demanda

do trfego areo (Tomlin; Pappas; Sastry, 1998) e (Wells, 2001).

O objetivo deste trabalho a proposio de um modelo de avaliao de perigo de

coliso entre duas aeronaves em operao de aproximao simultnea em pistas de

aterrissagem paralelas sob condies meteorolgicas adversas (UCSPA). O modelo

proposto pode ser utilizado, quando necessrio, como ferramenta de auxlio tomada

de deciso em termos da anlise dos nveis de perigo presentes nessas operaes em

funo do espaamento entre as linhas centrais das pistas de aterrissagem paralelas.

Sob outra tica, a partir dos resultados obtidos, pode-se executar anlises posteriores

com respeito minimizao do espaamento entre as pistas paralelas com base em

um dado nvel de perigo correntemente aceito como referncia. Para a obteno dos

resultados numricos na simulao (nvel de perigo associado ao espaamento entre

as pistas de aterrissagem paralelas) utilizado o mtodo de Monte Carlo.

Cap. 1 Introduo 5

1.2. Apresentao da Dissertao

A organizao deste trabalho feita em 7 (sete) captulos e 1 (um) anexo,

brevemente descrito a seguir:

No captulo 2, Anlise de Risco em Sistemas Crticos, so apresentados os

fundamentos da disciplina Anlise de Risco. So abordados os principais conceitos,

definies e abrangncia da rea.

O captulo 3, Riscos no Contexto da Navegao Area, introduz os principais

conceitos relacionados ao controle de trfego areo e sua evoluo. Em seguida,

apresentado o cenrio geral da pesquisa correspondente s operaes de aproximao

em pistas de aterrissagens paralelas (CSPA - Closely Spaced Parallel Approaches).

No captulo 4, Mtodo de Monte Carlo, apresentada a tcnica de Monte Carlo

como ferramenta utilizada na modelagem de problemas e na obteno de resultados

numricos. Mtodos de gerao de nmeros pseudoaleatrios utilizados na tcnica de

Monte Carlo so tambm discutidos.

No captulo 5, Proposta de Avaliao de Perigo em Pistas de Aterrissagem Paralelas,

so abordadas inicialmente as mtricas adequadas no mbito do setor areo. Em

seguida, apresentada a proposta de modelagem da ferramenta de avaliao de

perigo aplicvel nas operaes de aproximao UCSPA (Ultra Closely Spaced

Parallel Approaches).

No captulo 6, Resultado da Simulao, so apresentados os resultados das

simulaes e as anlises pertinentes.

No captulo 7, Concluses e Consideraes Finais, reservado para as discusses

dos resultados obtidos e as concluses finais. So apresentadas tambm algumas

contribuies de cunho prtico relacionado dissertao, alm de apontar outros

aspectos que meream continuidade de pesquisa.

O anexo, Glossrio, contm as definies dos principais termos utilizados neste

trabalho e relacionados ao setor da aviao.

Cap. 2 Anlise de Risco em Sistemas Crticos 6

2. ANLISE DE RISCO EM SISTEMAS CRTICOS

Neste captulo apresentada a conceituao envolvida na Anlise de Risco, cujos

fundamentos so utilizados neste trabalho. Em seguida, uma breve discusso com

respeito aos temas fator humano e automao so tambm abordados.

2.1. Introduo

Acidentes infelizmente acontecem. Genericamente, o termo acidente pode ser

definido como uma seqncia de eventos (acontecimentos casuais, fortuitos,

imprevisveis ou infelizes), cujos resultados (conseqncias), so traduzidos em

danos s pessoas (morte ou ferimentos graves) e prejuzos propriedade como

tambm ao meio ambiente.

Na aviao, segundo o Centro de Investigao e Preveno de Acidentes

Aeronuticos (CENIPA) 2002 e Wells 2001, acidente areo representa toda

ocorrncia relacionada com a operao de uma aeronave e que tenha se sucedido

entre o perodo que uma pessoa nela embarca com a inteno de realizar um vo, at

o momento em que todas as pessoas tenham dela desembarcado. Como

conseqncias dessa ocorrncia esto inclusos os seguintes danos:

Qualquer pessoa que sofra leso grave ou venha a falecer em virtude de

estar na aeronave ou que tenha estado em contato direto com qualquer

parte da aeronave (exposio hlice, ao jato, etc.);

A aeronave sofra dano estrutural ou que seja considerada desaparecida ou

que se tenha substitudo grande parte de seus componentes.

O termo incidente areo considerado como um evento em um sentido bem prximo

de quase-acidente, desde que suas conseqncias no resultam em seqelas ou danos

graves s pessoas ou propriedade (Wells, 2001).

Diversas so as origens dos acidentes ou incidentes areos. As fontes mais

conhecidas so as falhas mecnicas nos componentes das aeronaves. Porm, em

alguns casos, as causas reais so de difcil localizao, uma vez que dependem de


outros fatores que no esto relacionados diretamente s aeronaves. O grau de

importncia (valores) assumido pela poltica do governo, por exemplo, em termos de

uma regulamentao adequada e dos oramentos provisionados ao setor, pode afetar

indiretamente as atividades que estejam sob sua responsabilidade. Essas atividades

incluem a previso do tempo e comunicao, o sistema de controle de trfego areo e

a seleo e treinamento dos controladores de trfego areo. Estas decises tm um

efeito amplo com reflexo na gerncia do trfego areo e na capacidade dos

controladores e, conseqentemente, nas causas dos acidentes e incidentes areos.

A Figura 2.1 ilustra essa abordagem, onde apresentado o inter-relacionamento dos

diversos fatores que podem influenciar na origem dos acidentes e incidentes areos,

segundo o National Transportation Safety Board (NTSB) apud Wells (2001).

Fig. 2.1 - Causas dos Acidentes e Incidentes Areos

poltica do governo(regulamentos e oramento)

poltica da indstria daaviao comercial

(produo e custos)

mbito federal

mbito privado fabricantes

atosimprevisveis(sabotagem)

acidentes

incidentes

fatalidades

fatores/causas de acidentes e incidentes (*)

previso dotempo e

comunicao

seleo etreinamento

capacidadedos controladoresde trfego areo

e pilotos

manuteno

capacidadedas aeronaves

valores rentabilidade

condiesatmosfricas

sistema decontrole de

trfego areo

ambiente dotrfego areo(comercial,

civil, militar)

efeito amplo

efeito direto

informao

influenciam um no outro(*)

seleo etreinamento doscontroladores de

trfego areo

operadoras projeto eproduo

poltica do governo(regulamentos e oramento)

poltica da indstria daaviao comercial

(produo e custos)

mbito federal

mbito privado fabricantes

atosimprevisveis(sabotagem)

acidentes

incidentes

fatalidades

fatores/causas de acidentes e incidentes (*)

previso dotempo e

comunicao

seleo etreinamento

capacidadedos controladoresde trfego areo

e pilotos

manuteno

capacidadedas aeronaves

valores rentabilidade

condiesatmosfricas

sistema decontrole de

trfego areo

ambiente dotrfego areo(comercial,

civil, militar)

efeito amplo

efeito direto

informao


efeito amplo

efeito direto

informao


seleo etreinamento doscontroladores de

trfego areo

operadoras projeto eproduo


2.2. O Fator Humano e a Automao

Outro aspecto relacionado aos acidentes em geral refere-se automao, dado os

avanos nas tcnicas e processos da engenharia. Estes avanos tecnolgicos,

principalmente pelo uso de computadores, tm permitido a automao de muitos

processos e trabalhos antes manuais. A automao abrange vrios aspectos e, como

regra geral, relaciona-se com os seguintes objetivos: aumento da produtividade,

reduo de custos, reduo de fadiga e de tempo em processos repetitivos, preciso

no manuseio de informaes e atendimento a certos critrios de segurana.

Nos sistemas crticos, a automao fundamentada principalmente com relao ao

controle de alguns sistemas mais complexos, cujos requisitos de segurana excedem

a capacidade e as habilidades humanas (Leveson, 1995).

Porm, no setor areo, Scardigli (2002) assinala que, a vulnerabilidade do sistema

do setor areo frente a problemas, poder originar-se de algumas aplicaes devido

complexidade das informaes contidas nas centenas de computadores embarcados

em um avio de carreira. Apesar da tecnicidade da aviao comercial estar

particularmente avanada em termos de automao dos vos e, portanto,

proporcionando eficincia econmica, crescimento do desempenho e regularidade

nos vos, deve-se levar em conta que, os idealizadores do totalmente digital

tambm so seres humanos e podem cometer erros que conduzem a acidentes.

No transporte areo, a presso para aumentar o nmero de vos de forma segura e

eficiente, tem levado comunidade do setor a desenvolverem novas propostas com

respeito a equipamentos mais poderosos e confiveis e, paralelamente, aumentando-

se o nvel de automao das facilidades pertinentes ao controle de trfego areo.

Segundo Wickens et al (1998), tais propostas tm levantado algumas preocupaes

no sentido de que a automao possa comprometer a segurana do sistema pela

marginalizao das habilidades do controlador de trfego areo em prover as aes

necessrias quando da interrupo do sistema automatizado. Vrios estudos tm

mostrado que uma automao bem projetada pode ajudar o operador humano e,

conseqentemente, melhorar o desempenho do sistema. Como exemplo, pode-se


citar no gerenciamento do trfego areo, o processo de handoff (*) automtico

(passagem da aeronave de um setor areo para outro) e o uso de displays como

ferramenta de auxlio no seqnciamento de aeronaves.

Com respeito ao fator humano, uma suposio bastante difundida na literatura refere-

se atribuio generalizada do elemento humano como o maior agente responsvel

pelos acidentes no setor areo (NASA, 1996). Nas plantas nucleares, o percentual

atribudo a erros humanos est situado na faixa de 50% a 70% (LaSala, 1998).

Naturalmente, o resultado destas estatsticas no deve surpreender, desde que o

elemento humano est de fato, direta ou indiretamente envolvido na maioria dos

acidentes que ocorrem nas plantas industriais de qualquer natureza. No transporte

areo, o fator humano representado pela figura dos pilotos, controladores de trfego

areo, equipes de manuteno e operadoras.

Contudo, segundo Johnson (1980) apud Leveson (1995), por meio de uma

investigao mais detalhada sobre um determinado acidente, invariavelmente foram

encontrados como causas dos acidentes, condies no seguras dos equipamentos ou

sistemas. Dessa forma, apesar dos percentuais de 60 a 80% dos acidentes, em vrias

indstrias pesquisadas, serem atribudos indistintamente ao fator humano,

determinou-se que em 75% destes casos, diversas funcionalidades do sistema de

segurana no operavam corretamente e precediam da ao do operador.

Em sistemas crticos de segurana, o erro humano definido como qualquer desvio

no desempenho de uma seqncia de aes especificadas ou prescritas. Contudo,

instrues e procedimentos escritos quase nunca so seguidos. Estudos realizados

com operadores em ambientes de alto risco, como nas plantas nucleares,

modificaes nas instrues so repetidamente encontradas e a violao das regras

parece ser bastante compreensvel, em face da carga de trabalho que os operadores

so submetidos (Leveson, 2002).

(*): Transferncia da identificao radar de uma aeronave sob controle de um controlador de trfego areo para outro quando a aeronave entrar no espao areo de outro controlador de trfego areo. Neste caso, a comunicao rdio tambm transferida.


Nestas situaes, existe um conflito bsico entre o erro visto como um desvio dos

procedimentos normativos e, o erro visto como um desvio dos procedimentos

efetivamente utilizados racionalmente e usualmente. Como implicao, aps a anlise

minuciosa de um acidente, ser fcil encontrar alguma pessoa envolvida no fluxo

dinmico dos eventos e que tenha violado as regras formais, seguindo-se a prtica

estabelecida em vez da prtica especificada. Portanto, devido aos desvios freqentes

da prtica estabelecida, a partir de instrues e regras normativas de trabalho, no

deixa de ser surpresa que erros de operadores sejam encontrados como causa em 70 a

80% dos acidentes analisados (Leveson, 2002).

2.3. Anlise de Risco e de Perigo

A seguir so introduzidos os conceitos bsicos relacionados com a rea de pesquisa

denominada de Anlise de Risco e de Perigo. A anlise de risco e de perigo

aplicada em diversos campos como na sade (medicamentos), na alimentao, no

transporte de passageiros em geral, na anlise de investimentos, entre outras.

2.3.1. Risco e Perigo

A expresso risco freqentemente utilizada no mbito popular como tambm pela

mdia nos mais variados sentidos, tais como: risco de negcio, risco social, risco

econmico, risco de investimentos, risco militar, risco pas, etc.

O conceito inerente da expresso risco (risk) envolve sempre incertezas e algum tipo

de perda ou dano. Nessas condies, pode-se escrever a relao risco = incertezas +

dano, enquanto que o perigo (hazard) subtendido como uma fonte em potencial,

sempre existente, que pode induzir a ocorrncia de algum acidente. Portanto, risco

indica a severidade de perda ou leso e o grau de probabilidade dessas perdas, ou

seja, a probabilidade da converso de sua fonte em potencial, representada pelo

perigo, em um acidente. Simbolicamente, este conceito pode ser expresso por

asalvaguard

perigorisco = , onde a expresso salvaguarda deve ser entendido como o

resguardo ou proteo a uma fonte potencial que possa causar um dano. Dessa


expresso, pode-se concluir que o risco pode ser to pequeno quanto se deseja, mas

nunca zero (Kaplan; Garrick, 1981).

O inter-relacionamento entre os conceitos de risco e perigo apresentado na Figura

2.2 (Leveson, 1995). No desenvolvimento deste trabalho adotada esta abordagem.

Fig. 2.2 - Componentes do Risco

Neste caso, o risco definido como sendo o nvel de perigo combinado com:

A probabilidade de o perigo levar a um acidente e,

A exposio ou durao do perigo (latncia).

O perigo tem duas importantes caractersticas: a gravidade (algumas vezes

denominada de severidade) e a probabilidade de sua ocorrncia; a combinao de

ambas denominada nvel do perigo. Portanto, quanto maior o nvel do perigo,

maior a chance de ocorrncia do acidente.

A exposio ou durao do perigo uma componente do risco que afeta o clculo do

nvel de risco total do sistema sob anlise, ou seja, a coincidncia de determinados

eventos e necessrios para a ocorrncia de um acidente (probabilidade de o perigo

conduzir a um acidente) pode ter, estatisticamente uma baixa probabilidade, mas a

probabilidade de coincidncia desses eventos pode ser aumentada, caso o perigo

esteja presente por longos perodos de tempo.

2.3.2. Anlise de Risco e Anlise de Perigo

freqente a confuso principalmente entre as expresses Anlise de Risco e

Anlise de Perigo, onde considervel a ocorrncia da sobreposio entre ambos os

termos. Muitos autores utilizam indistintamente a expresso anlise de risco como

sinnimo de anlise de perigo (Henley; Kukamoto, 1981).

gravidadedo perigo

probabilidade deocorrncia do perigo

exposioao perigo

probabilidade do perigoconduzir a um acidente

nvel do perigo RISCO

gravidadedo perigo

probabilidade deocorrncia do perigo

exposioao perigo

probabilidade do perigoconduzir a um acidente

nvel do perigo RISCO


Conceitualmente, a anlise de risco pode ser definida como um processo sistemtico

de avaliao em nvel de sistema, cujo objetivo responder as seguintes questes

quanto aos perigos em potencial (Kaplan; Garrick, 1981):

O que pode acontecer? (o que pode dar errado?);

Quo provvel o evento acontecer?; (1)

Se o evento acontecer, quais as conseqncias?

Nessas condies, criada uma lista de resultados (possveis cenrios) como

apresentada na Tabela 2.1.

Tab. 2.1 - Lista de Cenrios

cenrio probabilidade conseqncia s1 p1 c1 s2 p2 c2 ... ... ... sN pN cN

onde:

si: identificao ou descrio do cenrio (acidente). pi: probabilidade de ocorrncia do cenrio em considerao. ci: conseqncia ou medida de avaliao do cenrio considerado (medida do dano).

Segundo Kaplan; Garrick (1981), se a Tabela 2.1 contm todos os possveis cenrios

de um acidente em especfico, pode-se dizer que esta tabela representa a resposta s

questes formuladas em (1) e conseqentemente, o risco. Formalmente, pode-se

escrever que o risco (R) o conjunto das triplas definido por:

R = {(si, pi, ci)}, i = 1, 2, ..., N (2)

Caso incertezas sejam associadas aos cenrios e as conseqncias (danos) em termos

de uma distribuio de probabilidade, ento:

R = {(si, pi(i), i(ci))}, i = 1, 2,..., N onde (3)

i - freqncia de ocorrncia do cenrio si. pi(i) - funo densidade de probabilidade da freqncia i do i-simo cenrio. i(ci) - funo densidade de probabilidade da conseqncia (dano). Um fato relevante da anlise de risco refere-se quantificao sistemtica das fontes

e dos efeitos das incertezas no sistema sob anlise, permitindo que seja revelado o


grau de confiana de uma predio em particular, e que sob certas condies, permita

suportar a tomada de alguma deciso (Brand; Small, 1995).

A anlise de perigo, por outro lado, parte integrante da anlise de risco. A anlise

de perigo corresponde s atividades onde so identificadas e/ou quantificadas, por

um processo adequado, os nveis de perigo (gravidade e a probabilidade de

ocorrncia do perigo) decorrentes do uso de sistemas ou equipamentos.

O perigo no uma propriedade inerente de um sistema, mas um conjunto de

condies (estados) associados ao sistema que tem o potencial para causar algum mal

ou que possa conduzir a um acidente. Portanto, o perigo dependente da forma como

os limites do sistema foram desenhados, isto , da definio clara de quais condies

so consideradas partes do perigo e quais so pertinentes ao ambiente do sistema

analisado (Leveson, 1995).

Neste contexto, uma aeronave que esteja em rota de vo pode atingir um estado

perigoso. Se um acidente areo definido como a coliso entre duas aeronaves, ento

o estado de perigo apropriado a ser considerado neste caso a falta de separao

(lateral, vertical e/ou longitudinal) mnima entre as aeronaves. Nessas condies, a

anlise de perigo est relacionada com a identificao/avaliao do nvel do perigo

de coliso entre as aeronaves. Na anlise de risco so levados em considerao

outros parmetros como a durao do estado de perigo e as conseqncias resultantes

em termos das probabilidades de danos s pessoas, aeronaves e propriedade.

2.3.3. Diviso Funcional da Anlise de Risco

Funcionalmente, a Anlise de Risco compreende as reas denominadas de Avaliao

de Risco, Gerenciamento de Risco e Comunicao de Risco, segundo Ayyub; Bender

(1999). Porm, outras reas correlatas e referentes Aceitabilidade do Risco e

Percepo do Risco tambm podem compor, em um escopo mais geral, o processo da

anlise de risco como ilustra a Figura 2.3. Uma breve descrio dessas reas

apresentada a seguir.


Fig. 2.3 - Classificao da Anlise de Risco

A) Avaliao de Risco (Risk Assessment) - processo tcnico e cientfico pelo

qual o risco previsto em um sistema modelado e quantificado. A avaliao de risco

permite fornecer dados qualitativos e quantitativos para posterior tomada de deciso

na fase de gerenciamento de risco. Na execuo da avaliao de risco e, portanto,

incluindo as atividades de avaliao de perigo, vrias tcnicas de anlise de perigo

podem ser utilizadas para a identificao/quantificao das causas de uma dada

situao de perigo em particular. A tcnicas de anlise de perigo so divididas em

mtodos qualitativos e quantitativos.

Os mtodos qualitativos mais conhecidos so: Auditoria, Anlise Preliminar de

Perigos (PHA - Preliminary Hazard Analysis), Anlise de Operao e Perigo

(HAZOP - Hazard and Operability Analysis) e a Lista de Verificao (Checklist). Os

mtodos quantitativos incluem a Anlise Crtica dos Efeitos dos Modos de Falha

(FMECA - Failure Mode, Effects and Criticality Analysis), a Anlise de rvore de

Eventos (ETA - Event Trees Analysis) e a Anlise de rvore de Falhas (FTA - Fault

Tree Analysis). Detalhes destas tcnicas podem ser encontrados em (Henley;

Kumamoto, 1981); (Montague, 1990); (Leveson, 1995); (Storey, 1996); (Ayyub;

Bender, 1999); (Roderick, 2000) e (Belford; Cooke, 2001). A Tabela 2.2 apresenta o

resumo das principais tcnicas mencionadas.

Avaliaode Risco

Anlise de Risco

Gerenciamentode Risco

Comunicaode Risco

Aceitabilidadedo Risco

Percepodo Risco

Avaliaode Risco

Anlise de Risco

Gerenciamentode Risco

Comunicaode Risco

Aceitabilidadedo Risco

Percepodo Risco


Tab. 2.2 - Principais Mtodos de Anlise de Perigo Auditoria de Reviso da Segurana Identificar as condies ou procedimentos de operao dos equipamentos que possam conduzir a uma causalidade ou resultar em danos propriedade ou impactos ambientais. Verificao (Checklist) Garantir que a organizao atende as prticas normativas. Anlise de Operao e Perigo (HAZOP) Identificar desvios do sistema e suas causas que possam conduzir a conseqncias indesejveis e recomendar aes para reduzir a freqncia e/ou conseqncias dos desvios.

QUALITATIVOS

Anlise Preliminar de Perigos (PHA) Identificar e priorizar perigos no desenvolvimento inicial do sistema que conduzem a conseqncias indesejveis. Recomendar aes para reduzir a freqncia e/ou conseqncias dos perigos priorizados. Anlise Crtica dos Efeitos dos Modos de Falha (FMECA) Identificar os modos de falha de componentes (equipamentos) e os impactos sobre os componentes vizinhos e no sistema. A anlise crtica geralmente expressa em termos de probabilidades ou freqncias, tais como nmero esperado de avarias de um tipo especfico durante um milho de operaes executadas em um modo crtico. Anlise de rvore de Falha (FTA) Identificar e analisar os perigos e a combinao de falhas dos equipamentos que resultam em acidentes a partir do evento de topo pr-definido. Este mtodo no identifica os perigos.

QUANTITATIVOS

Anlise de rvore de Eventos (ETA) Identificar as seqncias de eventos e os resultados em termos de falhas ou sucessos que possam conduzir a acidentes a partir da anlise de um dado evento inicial.

A pesquisa deste trabalho na rea de Anlise de Risco est inserida no mbito da

Avaliao de Risco, especificamente na avaliao do perigo de coliso entre duas

aeronaves em operao de aproximao em pistas paralelas. A anlise de perigo

desta operao apresentada no captulo 3 (item 3.3) e a proposta de um modelo de

avaliao de perigo apresentada no captulo 5 deste trabalho. Deve ser observado

que, o conceito adotado neste trabalho com respeito anlise de perigo, est inclusa

a avaliao da probabilidade de ocorrncia do perigo.

B) Gerenciamento de Risco (Risk Management) - processo onde operadores,

gerentes, proprietrios e rgo regulador responsvel tomam decises com respeito

segurana, mudanas nos regulamentos e o modo de operao do sistema. A base

para a tomada de deciso so os dados gerados na avaliao de risco em termos da

configurao e dos parmetros operacionais do sistema. Adicionalmente, podem ser


levados em considerao outros fatores como econmico, poltico, meio ambiente,

regulamentao e produtividade.

Com respeito ao aspecto da regulamentao, Fischhoff et al (1999) assinala que, a

sociedade, pela representao das presses pblicas, tenta prevenir a ocorrncia de

acidentes, mas infelizmente, as agncias governamentais so normalmente reativas

no desenvolvimento dos regulamentos adequados. Dessa forma, extremamente

difcil uma resposta questo a segurana segura o suficiente?, desde que est

diretamente relacionada com as diferentes percepes e compreenso do risco pela

sociedade. Infelizmente, freqentemente necessria a ocorrncia de um desastre

para estimular a ao em direo s questes de segurana.

C) Comunicao de Risco (Risk Communication) - processo iterativo de troca

de informaes e opinies entre indivduos, grupos ou instituies de modo a

permitir a transmisso das mensagens de risco dos especialistas para os no

especialistas (pblico em geral). Neste processo so apresentadas preocupaes,

opinies e reaes s mensagens de risco ou aos acordos institucionais e legais.

Segundo Bier (2001-1), so identificados cinco tipos de metas a serem alcanados

em um processo de comunicao de risco:

Construo de um canal de comunicao confivel;

Aumento da conscincia (por exemplo, de um perigo em potencial);

Educao;

Busca de acordos (por exemplo, limpeza de um local que indique perigo) e,

Motivao nas aes (por exemplo, encorajando as pessoas prtica de

procedimentos de segurana).

Com relao aos procedimentos a serem executadas pelos tomadores de deciso, as

seguintes diretrizes foram identificadas, de modo a permitir uma melhor

comunicao das mensagens de risco (Bier, 2001 - 2):

A apresentao da avaliao de risco deve ser compreensvel;

A aplicabilidade da avaliao de risco com relao poltica pblica de

tomada de deciso deve estar claramente definida;

A apresentao deve ter credibilidade;


O relatrio de avaliao de risco deve conter sumrio claro e breve que inclua

tratamento balanceado de todas as questes controvrsias e relevantes;

As bases para a escolha das suposies cientficas crticas devem ser descritas

e discutidas, assim como das solues apresentadas, quando possvel;

Estas diretrizes so geralmente desejveis em qualquer tipo de comunicao, mas so

particularmente importantes na comunicao de risco, desde que o processo de

avaliao de risco geralmente de difcil compreenso, carregados de suposies e

muito controversos. Adicionalmente, as seguintes questes so tambm consideradas

na execuo da tomada de deciso (Bier, 2001 - 2):

Requisitos legais;

Possveis efeitos adversos de um perigo em particular sendo regulado;

Opes disponveis para a reduo do risco;

Confiabilidade da informao sobre a qual a deciso tomada.

D) Aceitabilidade do Risco (Risk Acceptability) a partir do momento em que o

risco previsto em um sistema quantificado, pode-se iniciar o julgamento se o risco

em questo pode ser tolerado ou no, de acordo com o grau de dano que poder

causar. Segundo Profit (1995), em sistemas crticos, so inaceitveis riscos que sejam

caracterizados por conseqncias indesejveis e com alta probabilidade de

ocorrncia. Contudo, pode-se tolerar e assumir riscos nos seguintes casos:

Aqueles com conseqncias graves, desde que a probabilidade de ocorrncia

do risco seja muito baixa, embora o fato em si seja indesejvel;

Aquelas onde as conseqncias possam ser negligenciadas, desde que a

relao custo-benefcio do programa em anlise seja adequada para a

eliminao ou, na melhor das hipteses, minimizao dos perigos no processo

ou no desenvolvimento do sistema.

Um exemplo ilustrativo da aceitabilidade do risco apresentado em Otway; Erdmann

(1970) apud McCormick (1981) com respeito aceitabilidade dos nveis de risco

individuais cobrindo uma ampla faixa de valores e reproduzido na Tabela 2.3.


Tab. 2.3 - Aceitabilidade dos Nveis de Risco Individuais Fatais Anuais

Nvel de Risco Fatal Anual (ano-1)

Concluses

10-3 Nvel inaceitvel. Acidentes devido a perigos neste nvel so difceis de localizar, sendo necessrias aes imediatas para sua reduo ou eliminao.

10-4

As pessoas esto prontas a gastar dinheiro pblico para controlar o perigo (controle de sinais de trnsito e sistemas contra incndios). Palavras de ordem de segurana contra acidentes e popularizadas nesta categoria indicam o elemento medo, como a vida que voc pode salvar pode ser a sua.

10-5

As pessoas ainda reconhecem o perigo. Avisam ou educam as crianas sobre estes perigos (afogamentos, armas de fogo, envenenamento). As pessoas evitam, mas aceitam, por exemplo, o uso do avio como meio de transporte (*). Palavras de ordem de segurana tm um tom de precauo como em nunca nade sozinho, nunca aponte uma arma, nunca deixe medicamento ao alcance das crianas.

10-6

Na mdia, pouca preocupao por parte das pessoas. As pessoas esto cientes dos acidentes, mas sentem que nunca acontecero com eles. As fraseologias associadas com este nvel de perigo possuem um elemento de resignao como um raio nunca cai duas vezes no mesmo local, um ato de Deus.

(*) Vale notar que a pesquisa foi realizada em 1970.

A aceitabilidade do risco afetada por diversas variveis. Uma delas diz respeito s

atividades voluntrias e involuntrias. Nas atividades voluntrias, as pessoas se

expem ao risco por conta prpria. Exemplos de atividades voluntrias incluem o

transporte de passageiros (areo, terrestre, fluvial), alimentao, medicamentos, etc.

As involuntrias, por outro lado, esto associadas aos danos causados por eventos

naturais (raios, terremotos, inundaes, etc.). Nas plantas nucleares, embora o risco

possa ser voluntariamente assumido por alguns, muitos consideram a proximidade do

reator como um risco involuntrio. Nesse sentido, a induo de cncer devido

exposio, mesmo a um baixo nvel de radiao, pode ter como resultado, um efeito

retardado com possibilidade de danos genticos s futuras geraes. Outra varivel

diz respeito s tecnologias avanadas, desde que os riscos no so totalmente

conhecidos ou compreendidos. (McCormick, 1981).

Uma vez que algumas pessoas so cautelosas a exporem-se aos riscos, outras no se

preocupam. Neste contexto, importante que os critrios de aceitabilidade tambm

sejam diferenciados em relao aos riscos particulares (private risks) e aos riscos

pblicos (public risks). No mbito dos riscos particulares, as pessoas se expem e so

conhecidas pelos tomadores de deciso. Geralmente, representam indivduos que

vem algum benefcio na aceitao de riscos maiores por conta prpria, enquanto que

nos riscos pblicos, a sociedade que exposta (Lind, 2002).


Portanto, a aceitabilidade do risco uma conseqncia de tomada de deciso, isto ,

requer que uma escolha seja feita entre vrias alternativas apresentadas, sendo esta

escolha dependente de valores, crenas e outros fatores. Nesse sentido, no poder

haver um nico nmero que sirva para todos os propsitos e que expressem a

aceitabilidade do risco pela sociedade. No melhor dos casos, pode-se encontrar uma

representao que atenda a melhor alternativa para um problema em especfico.

Dessa forma, a escolha por uma opo dependente de um conjunto de alternativas

inerentes a uma situao especfica, das conseqncias, dos valores e fatos

examinados durante o processo de tomada de deciso (Fischhoff et al, 1999).

No Reino Unido, a expresso aceitabilidade foi substituda por tolerabilidade. Nesta

administrao, o conceito de tolerabilidade definido como disposio em viver

com um perigo potencial emanado de processos e produtos de alta tecnologia. A

tolerabilidade ao risco implica na condio dos julgamentos que so feitos acerca dos

riscos involuntrios que afetam tanto a sociedade como o indivduo, apesar de se

reconhecer que os riscos nunca so completamente aceitos. A aceitabilidade pela

sociedade das propostas de desenvolvimento pelas indstrias, incluindo aquelas de

alta tecnologia (usinas nucleares e biotecnologia), depende de uma combinao de

fatores que incluem acordos, confiana, consultas e negociaes (Kemp, 1991).

Um modelo de determinao da aceitabilidade do risco denominado ALARP (As

Low As Reasonably Practicable), cujo princpio se resume em reduzir o nvel de

risco de um sistema a um valor pequeno, desde que a relao entre o ganho e o

investimento seja aceitvel. Segundo a International Electrotechnical Commission

(IEC 1508-5) 1997, o modelo ALARP pode ser utilizado para regular riscos

emanados de processos industriais e indicam:

(a) O risco to grande que no deve ser tolerado, ou

(b) O risco ou tornou-se to pequeno, tornando-se insignificante, ou

(c) O risco est entre os dois estados especificados nos itens (a) e (b), tendo sido

reduzido ao mais baixo nvel praticvel, tendo em vista os benefcios

resultantes de sua aceitao, alm dos custos de qualquer reduo adicional.


No item (c), o princpio ALARP requer que qualquer risco deve ser reduzido a um

nvel que seja to baixo quanto razoavelmente praticvel. Se o risco estiver entre os

dois extremos (regio inaceitvel e regio amplamente aceitvel) e caso o princpio

ALARP tenha sido aplicado, o risco resultante um risco tolervel para aquela

aplicao em especfico.

Figura 2.4 ilustra as regies de risco do modelo ALARP.

Fig. 2.4 Risco Tolervel e ALARP

E) Percepo do Risco (Risk Perception) define o processo como as pessoas

percebem e assimilam as mensagens de risco, como a mdia a traduz e como

governos, indstrias e outras organizaes correlatas possam melhor transmitir essas

mensagens sociedade, desde que podem conter informaes de natureza

relacionada a perigos potenciais (Powel, 1996). Esta rea de estudo tem origem nas

primeiras discusses para a instalao de plantas nucleares na dcada de 60.

A maioria dos debates sobre a percepo do risco nasceu da dicotomia entre as

medies do risco objetivo e subjetivo. A medida objetiva do risco tem dimenses

fsicas e mensurveis, por exemplo, quantidades estatsticas como nmero de

mortes por milho e expectativa de perda de vida.

o risco no pode serjustificado, exceto em

circunstncias extraordinriasregio intolervel

regio ALARP ouregio de tolerabilidade

tolervel somente se a reduo dorisco impraticvel ou seus custos

so desproporcionais ao ganho

medida que o risco reduzido,ao menos, proporcionalmente, necessrio mais gasto para umareduo adicional do risco. O

conceito da diminuio proporcionaldo risco ilustrado pelo tringulo.

(o risco assumido somentese um benefcio almejado)

regio amplamente aceitvel

(no necessria nenhumaatividade para demonstrar ALARP)

risco insignificante

o risco no pode serjustificado, exceto em

circunstncias extraordinriasregio intolervel

regio ALARP ouregio de tolerabilidade

tolervel somente se a reduo dorisco impraticvel ou seus custos

so desproporcionais ao ganho

medida que o risco reduzido,ao menos, proporcionalmente, necessrio mais gasto para umareduo adicional do risco. O

conceito da diminuio proporcionaldo risco ilustrado pelo tringulo.

(o risco assumido somentese um benefcio almejado)

regio amplamente aceitvel

(no necessria nenhumaatividade para demonstrar ALARP)

risco insignificante


A medida subjetiva, por outro lado, envolve tipicamente preferncias expressas ou

reveladas. A preferncia revelada baseada na aceitao do risco real ou no

comportamento de como o risco aceito. A preferncia expressa baseada em

declaraes do tipo, aquilo que algum gostaria de aceitar, em oposio aquilo

que algum de fato aceita. Neste contexto, vrios estudos tm sido realizados

objetivando identificar a dimenso de como as pessoas percebem os riscos. Uma das

formas utilizar-se de uma lista de perigos (acidentes nucleares, incndios, andar de

carro/bicicleta, etc.) e uma lista de qualidades (natural/feita pelo homem,

especfico/no especfico, local especfico/no especfico, mais/menos perigoso, etc.)

e realizar uma pesquisa junto ao pblico. Com os resultados tabulados, determinar a

dimensionalidade do problema (Bedford; Cooke, 2001).

Uma variedade de fatores pode influenciar a percepo do risco pelas pessoas ou

sociedade. Nesse sentido, diversas abordagens e metodologias tm sido

desenvolvidas para a compreenso de como as pessoas percebem os riscos. Algumas

dessas metodologias podem ser vistas em (McCormick, 1981); (Johnson, 1992) e

(Sjoberg, 2000). A compreenso desse processo permitir que a agncia ou rgo

regulador responsvel tenha as ferramentas necessrias para antecipar e a modelar as

informaes de risco a serem transmitidas de forma adequada, objetivando melhorar

a aceitabilidade do risco pelo pblico.

2.3.4. Fontes de Risco

As fontes de risco de sistemas computadorizados podem originar-se nos vrios

estgios do desenvolvimento do sistema, durante a operao comercial e pela prpria

utilizao do sistema.

Vale ressaltar que, segundo a International Electrotechnical Commission (IEC)

2002, os atuais sistemas eltricos, eletrnicos ou eletrnicos programveis esto

mais complexos, tornando impossvel na prtica, a completa determinao de todos

os modos de falhas ou no teste de todos os possveis comportamentos do sistema.

Como conseqncia, so imensas as dificuldades na predio do desempenho do

sistema com respeito segurana.


Durante o desenvolvimento de sistemas computadorizados, as seguintes fontes de

risco devem ser observadas (Neumann, 1995):

Concepo do sistema: aplicao inapropriada da tecnologia.

Definio dos requisitos de forma errnea, incompletos ou inconsistentes;

Projeto do sistema: imperfeio ou conceitos errados relativo ao projeto ou

na especificao, em termos de hardware ou software;

Implementao de hardware e software: falhas na fabricao de chips,

erros de cabeamento ou bugs em programas;

Ferramentas de sistema que possam conduzir a erros, como linguagens de

programao pobres, compiladores ou depuradores defeituosos;

Anlise de sistema: anlises com base em falsas suposies com respeito

ao ambiente de operao do equipamento como tambm sob o aspecto do

operador humano;

Anlise do projeto: utilizao de modelos no apropriados ou imperfeitos;

Anlise da implementao: testes realizados de forma incompleta ou

errnea. Inclui erros de depurao no software.

Durante a operao e utilizao do sistema, as fontes de risco originam-se de

diversas formas. Nesta fase so adicionados os fatores humanos e externos. Os

fatores externos incluem o meio ambiente, a infra-estrutura, o mau funcionamento do

hardware e software, as limitaes do fator humano, entre outros.

Cap. 3 Riscos no Contexto da Navegao Area 23

3. RISCOS NO CONTEXTO DA NAVEGAO AREA

Neste captulo so introduzidos os fundamentos bsicos do sistema de controle de

trfego areo, cujo contexto motivao desta pesquisa. Uma breve conceituao

dos futuros sistemas de navegao area tambm discutida. Em seguida,

apresentado o cenrio geral onde aplicado este trabalho; na literatura tcnica

conhecido como operao de aproximao em pistas de aterrissagem paralelas ou

Closely Spaced Parallel Approaches (CSPA).

3.1. O Sistema de Controle de Trfego Areo

Nos tpicos a seguir, so apresentados os conceitos bsicos do sistema de controle de

trfego areo e sua evoluo. Os conceitos, as restries e alguns modelos de anlise

de coliso entre aeronaves envolvidas na operao de aproximao em pistas de

aterrissagem paralelas (CSPA) so tambm abordados.

3.1.1. Introduo

Antes da dcada de 30, pouco se considerava quanto necessidade do

estabelecimento de um sistema organizado para gerenciar o trfego areo, desde que

as aeronaves eram relativamente lentas e os vos se restringiam navegao durante

o dia e em timas condies de visibilidade. Vos que se utilizam desse

procedimento so denominados de VFR (Visual Flight Rules). Esta prtica

conhecida pelos pilotos como see and be seen como principal mtodo para evitar

colises entre aeronaves. Porm, com o desenvolvimento do setor, o trfego areo

noturno tambm se estabelece rotineiramente. Neste caso, como auxlios

navegao, novos instrumentos foram incorporados s aeronaves (cockpit), alm de

outros implementados em solo para referncia aos pilotos. Estes instrumentos

permitiram aos pilotos a executarem todas as fases de um vo em condies

meteorolgicas adversas daquelas previstas nas regras VFR (Visual Flight Rules),

sendo conhecidas como IFR (Instrument Flight Rules) (Nolan, 1998).

Nos horrios noturnos e em condies de alto trfego nas vizinhanas dos aeroportos,

a necessidade da funo de um controlador de trfego areo tornou-se inevitvel,


sendo de sua responsabilidade, a separao entre as aeronaves, a conduo das

aproximaes/aterrissagens, alm do taxiamento e decolagens. Estas funes esto

inseridas no mbito do Controle de Trfego Areo ou ATC (Air Traffic Control).

O Gerenciamento do Trfego Areo, ATM (Air Traffic Management), compreende

todo o processo de gesto, de organizao, de utilizao e de controle de recursos

para viabilizar o melhor desempenho do trfego areo do espao controlado, sujeito

s caractersticas das instalaes aeroporturias, dos auxlios navegao, das

aeronaves, das condies de vos, da previso dos movimentos, da evoluo do

trfego, entre outras. Em linhas gerais, tem como objetivo permitir s operadoras

cumprirem seus tempos de vo, pousos e decolagens planejados e aderirem a perfis

de vos com um mnimo de constrangimento, sem o comprometimento dos nveis de

segurana acordados (Machado, 2000).

Deve ser ressaltado que, em termos de responsabilidade, o piloto em comando tem a

autoridade decisria em todos os aspectos relacionados operao da aeronave,

sendo de sua responsabilidade que as operaes sejam realizadas de acordo com as

regras predefinidas, podendo delas se desviar em situaes absolutamente

necessrias no atendimento s exigncias de segurana (Sales, 2002).

Genericamente, o sistema de controle de trfego areo abrange seis fases de operao

como ilustra a Figura 3.1. A fase 1 indica o espao areo e o plano de vo,

abrangendo tambm as outras cinco fases; a fase 2 subtendida pela pista do

aeroporto, a fase 3 o processo de aterrissagem e decolagem e assim sucessivamente

at a fase de cruzeiro (en route) caracterizado pela fase 6 (Boeing, 1997).

Fig. 3.1 - Fases de Operao no Espao Areo

2 23 3

4 4

5 56

1

1 espao areo e planos de vo2 superfcie do aeroporto3 pouso final e decolagem inicial4 transio de pouso/decolagem5 rea de manobra para pouso/decolagem6 rota de cruzeiro (em rota)

2 23 3

4 4

5 56

1

1 espao areo e planos de vo2 superfcie do aeroporto3 pouso final e decolagem inicial4 transio de pouso/decolagem5 rea de manobra para pouso/decolagem6 rota de cruzeiro (em rota)


O sistema de controle de trfego areo organizado de forma a disponibilizar

diversos servios e facilidades que incluem (Perry, 1997):

Monitorao das aeronaves no solo e autorizao de pousos/decolagens

pela torre de controle;

Controle de ascenso e aproximao das aeronaves de/para aeroportos

pelos radares terminais de controle de aproximao;

Controle das aeronaves em espaos setorizados e em altas altitudes entre

aeroportos pelos diversos centros de controle ao longo das aerovias. Cada

controlador de trfego areo responsvel por um setor do espao areo

da ordem de vrios milhares de ps de altitude e desde 20 a 200 milhas

nuticas de extenso (1milha nutica = 6.080 ps = 1.853 metros).

O espao areo de um pas dividido em classes com requisitos especficos e regras

de operao distintas para cada classe do espao areo, sendo definidas pela

Organizao da Aviao Civil Internacional, ICAO (International Civil Aviation

Organization). A ICAO representa o rgo regulador da aviao civil internacional,

cuja competncia inclui a promoo, o incentivo e o estabelecimento de padres para

a aviao civil internacional. Idealizado na conveno de Chicago em 1944 e

institudo em outubro de 1947, tem como sede, a cidade de Montreal no Canad.

Esta classificao tem por objetivo prover uma melhor flexibilidade ao piloto e, de

forma apropriada, para cada tipo de operao e densidade de trfego. Em outras

palavras, permite prover a separao mnima entre aeronaves e um controle ativo em

reas densas ou em operaes envolvendo aeronaves em alta velocidade. Em reas de

baixo trfego e condies meteorolgicas aceitveis, o prprio piloto pode prover a

separao necessria entre as aeronaves (Nolan, 1998).

No Brasil, seis anos aps a criao da aviao militar em 1933, o aumento das

atividades nos servios do correio areo exigiu a instalao das primeiras estaes

meteorolgicas no Rio de Janeiro, Porto Alegre e Curitiba para apoio a essas

operaes, sendo considerado como marco inicial do servio de proteo ao vo no

Brasil. A evoluo dessas instalaes de suporte hoje conhecida como CINDACTA

(Centro Integrado de Defesa Area e Controle do Trfego Areo) localizado em


Braslia, Recife e Curitiba. Criado em 1977, o CINDACTA funciona como rgo

regional da DEPV (Diretoria de Eletrnica e Proteo ao Vo) dividindo-se em dois

centros denominados de Centro de Controle de rea e Centro de Operaes

Militares. O servio de navegao area no Brasil de responsabilidade do

Ministrio da Aeronutica, sendo representado pela Diretoria de Eletrnica e

Proteo ao Vo (DEPV), cuja misso compreende, entre outras, a gerncia dos

requisitos de controle do trfego areo brasileiro, defesa do espao areo, pesquisa e

desenvolvimento de produtos de interesse na proteo ao vo (Siewerdt, 2000).

Segundo Weigang (1994) e Sales (2002), o espao areo brasileiro dividido em:

Espao areo no controlado: nestes espaos, os prprios pilotos so

responsveis pela separao entre as aeronaves. Portanto, o servio de

separao entre aeronaves no de responsabilidade do ATC (Air Traffic

Control), independente das condies meteorolgicas.

Espao areo controlado: corresponde aos espaos areos onde se prestam

os servios de controle de trfego areo ATC (Air Traffic Control). So

divididos em cinco regies e administrados pelo DEPV por meio de centros

denominados de SRPV (Servios Regionais de Proteo ao Vo) e pelo

CINDACTA (Centro Integrado de Defesa Area e Controle do Trfego

Areo). O SRPV corresponde aos rgos regionais da DEPV, cuja finalidade

facilitar as tramitaes referentes proteo ao vo.

Espao areo condicionado: aquele restrito circulao area geral e de

dimenses definidas, constituindo-se de reas proibidas (vo no permitido

em reas prximas a refinarias, fbricas de explosivos, usinas hidroeltricas e

reas de segurana nacional), restritas (situaes de exerccio de tiro,

lanamento de foguetes e pra-quedismo) e perigosas (reas onde existam

riscos em potencial como no treinamento de aeronaves civis). Os limites so

indicados nas cartas aeronuticas e manuais da DEPV, sendo estabelecido em

carter temporrio ou permanente.


O servio de trfego areo, ATS (Air Traffic Services), prestado em todo espao

areo brasileiro, sendo divididos em ATC (Servio de Controle de Trfego Areo),

FIS (Servio de Informao ao Vo) e AS (Servio de Alerta).

O servio de controle de trfego areo (ATC) a atividade mais importante para

manter ordenada e contnua o fluxo de trfego areo nos espaos areos controlados,

onde so emitidas autorizaes de controle. So trs os tipos de servios de controle

de trfego areo: Centro de Controle de Aerdromo (TWR) (*), Centro de Controle de

Aproximao (APP) (**) e Centro de Controle de rea (ACC) (***).

O servio FIS (Servio de Informao ao Vo) tem a finalidade de prover

informaes teis, objetivando a execuo segura e eficiente de vos a todas as

aeronaves que tenham dado conhecimento de seu vo a um rgo ATS (Air Traffic

Services). Estas informaes dizem respeito s condies meteorolgicas

significativas da rota e aerdromos, alteraes em aerdromos, auxlios navegao

e servios de informao do trfego areo, sendo prestado por todos os rgos ATS.

O servio AS (Servio de Alerta) prestado a toda aeronave que tenha dado

conhecimento de seu vo a um rgo ATS, sendo realizado pelo rgo ATS do

aerdromo de destino; em rota, a responsabilidade pelo servio cabe ao ACC (Centro

de Controle de rea).

(*): Tambm denominado ATCT (Airport Traffic Control Towers), responsvel pelo controle de movimentos de aeronaves no solo e nas vizinhanas do aeroporto. (**): Disponibilizam servios de controle de trfego areo em termos de aterrissagens e decolagens de aeronaves sob regras VFR/IFR (Visual Flight Rules/Instrumental Flight Rules) e, ocasionalmente, para trfegos em rota. Em alguns aeroportos no servidos pela facilidade de controle de aproximao APP, o ARTCC (Air Route Traffic Control Center) pode prover o servio de forma limitada de controle de aproximao. (***): Na definio pela ICAO (International Civil Aviation Organization), ACC (Area Control Center) uma facilidade do controle de trfego areo ATC (Air Traffic Control) que prov servios s aeronaves sobre regras IFR (Instrument Flight Rules) durante a fase de vo de cruzeiro (en route). O equivalente americano o ARTCC (Air Route Traffic Control Center).

Cap. 3 - Riscos no Contexto da Navegao Area 28

3.1.2. Futuros Sistemas de Navegao Area

A partir do incio da dcada de 80, nos principais pases desenvolvidos, uma carga

progressiva de trabalho foi imposta aos centros de controle de trfego areo como

conseqncia do aumento no volume do trfego areo de passageiros. Nesse perodo,

no Brasil, o aumento anual no fluxo de passageiros no Aeroporto Internacional de

Guarulhos cresceu a uma taxa mdia de 7% a.a. (Weigang, 1994).

Considerando o perodo de 1992-2010, as previses para o mercado mundial,

incluindo a Amrica do Norte, Europa, sia-Pacfico, Amrica Latina e frica,

indicavam um crescimento mdio em torno de 5% no trfego anual de passageiros

(Galotti, 1998). Neste contexto, Perry (1997) assinala que, em meados do ano de

2015, caso o sistema de transporte areo americano no acuse nenhuma modificao

relevante com respeito aos processos e tecnologias atuais utilizados na aviao, a

ocorrncia de desastres areos e de grandes propores poder se tornar uma rotina

com freqncia de ocorrncia a cada sete ou dez dias.

Portanto, a capacidade da atual plataforma utilizada no controle de trfego areo

poder exaurir-se em alguns anos, caso a taxa mdia de crescimento no transporte de

passageiros mantenha-se nesse patamar. Atualmente, a tendncia de crescimento

observada no setor foi, de certa forma, interrompida em funo do atentado terrorista

11 de setembro nos EUA e, em grande parte, pela situao econmica recessiva em

que se encontram os principais pases desenvolvidos.

Vrios fatores limitantes na atual plataforma podem acelerar a saturao do sistema.

Esses fatores incluem a utilizao ineficiente do espao areo (rotas pr-

determinadas), uso de equipamentos obsoletos em operao nos centros de controle

de trfego areo, comunicao restrita e congestionada (voz) entre aeronaves e o

centro de controle (ATC) e pouca flexibilidade na navegao atravs do uso de

estaes transmissoras fixas, VOR (*), em terra (Tomlin; Pappas; Sastry, 1998).

(*) VOR (VHF Omni directional Range): sistema de navegao em terra para a transmisso de cursos de navegao. Cada VOR designado com uma freqncia entre 108,10 e 117,90 MHz.


Dessa forma, com a saturao da atual plataforma, possvel que os requisitos

mnimos de segurana, em situaes onde o trfego areo seja demasiadamente alto,

sejam comprometidos. Outrossim, o aumento de gastos extras com combustveis nos

circuitos de espera e de tempo para pousos e decolagens pode se tornar rotina,

gerando como conseqncias, atrasos e insatisfao por parte dos usurios finais.

Nesse contexto, objetivando o atendimento da demanda prevista no futuro prximo,

torna-se imperativo o desenvolvimento e implementao de uma nova plataforma

para o setor areo de transporte de passageiros.

Como resposta a este desafio, em 5 de setembro de 1991, 450 representantes de 85

administraes e 13 organizaes internacionais aprovaram no mbito da ICAO

(International Civil Aviation Organization), o conceito dos Futuros Sistemas de

Navegao Area (FANS - Future Air Navigation System), cuja premissa bsica o

atendimento s necessidades da comunidade da aviao civil para o prximo sculo,

conhecido como CNS/ATM (Communications, Navigation, Surveillance/Air Traffic

Management), envolvendo um conjunto complexo de tecnologias e inter-

relacionadas e dependentes principalmente do uso de satlites (Galloti, 1998).

Portanto, o sistema CNS/ATM dever ser implementado para superar as limitaes

do sistema atual e satisfazer a evoluo da demanda do trfego areo e dos requisitos

dos usurios em termos de eficincia e economia, mantendo ou melhorando os nveis

de segurana existentes (ICAO, 1994).

Como principais objetivos, a introduo do sistema CNS/ATM inclui diminuir riscos

de conflito e coliso mesmo nas situaes onde sejam acomodados uma grande

variedade e tipos de aeronaves no mesmo espao areo, melhorar a proviso de

informaes aos usurios (condies meteorolgicas, trfego situacional e outras

facilidades), permitir uma gerncia flexvel do espao areo, utilizar eficientemente

as aerovias, aumentar o envolvimento do dilogo ar-terra para melhorar e auxiliar a

tomada de deciso por meio do uso de enlace de dados digitais (data-links) e criar,

dentro do possvel, um espao areo contnuo onde as fronteiras sejam transparentes

aos seus usurios (Galloti, 1998).


3.2. Operao de Aproximao em Pistas de Aterrissagem Paralelas

Neste tpico apresentado o cenrio geral onde aplicado este trabalho de pesquisa.

Na literatura tcnica, este cenrio conhecido como operao de aproximao em

pistas de aterrissagem paralelas (CSPA - Closely Spaced Parallel Approaches).

3.2.1 Conceituao

Excluindo-se eventos como o terrorismo no setor areo de transporte e alguns

percalos na economia mundial, pesquisas recentes de mercado indicavam,

invariavelmente, um aumento no trfego areo para as prximas dcadas.

Neste contexto, segundo Houck; Powell (2000), os principais aeroportos em todo o

mundo necessitaro de meios adequados para o tratamento do trfego areo

excedente, que poder duplicar-se nas prximas duas dcadas. Atualmente, diversos

aeroportos operam no limite de sua capacidade em algumas horas do dia, de forma

que, um aumento na sua capacidade, ser de suma importncia para suportar o

crescimento esperado do trfego areo.

Esta demanda excedente pode ser atendida pela construo de novos aeroportos,

adio de novas pistas ou aumentando-se a capacidade das pistas existentes em

termos do fluxo de decolagens e aterrissagens. Contudo, a construo de novos

aeroportos como tambm a adio de pistas adicionais as existentes so onerosas e de

difcil alterao uma vez construdas. Essas solues podem incorrer em fortes

impactos ao meio ambiente e nas comunidades vizinhas. Portanto, a maximizao da

taxa de aterrissagem/decolagem das pistas existentes e que seja independente das

condies meteorolgicas, uma alternativa para o atendimento do trfego areo

excedente, desde que satisfaam critrios mnimos de segurana.

Diversos aeroportos possuem pistas de aterrissagens paralelas, cujo espaamento

entre as linhas centrais das pistas variam de um aeroporto a outro. Nesses aeroportos,

existem duas ou mais taxas de uso das pistas: uma taxa tima baseada em timas

condies meteorolgicas, e uma taxa reduzida, em condies de tempo adversas

(baixa visibilidade, ventos no favorveis ou elevadas precipitaes). Os fatores


subjacentes que afetam a operao de aproximao nos aeroportos em perodos de

baixa visibilidade so (FAA, 2001):

Falta de procedimento(s) na operao de aproximao por instrumentos

disponveis nos aeroportos e,

Inabilidade em maximizar o uso das pistas de aterrissagem paralelas

quando a separao visual no possa mais ser aplicada. Portanto, nesses aeroportos, interessante que a taxa de utilizao das pistas de

aterrissagem paralelas seja prxima taxa tima e, alm disso, seja independente das

condies meteorolgicas. Vale observar que, a taxa de uso das pistas a que se refere

o texto a taxa de aterrissagens e no a taxa de decolagens. Nas operaes de

aproximao, os eventos e os controles associados que podem induzir a ocorrncia de

estados perigosos (coliso entre aeronaves e obstculos) so mais significativos

quando comparados s operaes de decolagens.

Segundo Haines, Swedish (1981); Houck et al (1999) e Bone et al (2001), a operao

de aproximao em pistas de aterrissagem paralelas (Closely Spaced Parallel

Approaches - CSPA) corresponde ao processo onde duas aeronaves realizam

conjuntamente e, muito prximas umas das outras, a fase de aproximao em pistas

de aterrissagens paralelas que estejam separadas de 4.300 ps (1310,6m) ou menos.

Como regra geral, aterrissagens durante boas condies meteorolgicas ou VMC

(Visual Meteorological Conditions), a aproximao pode ser conduzida por meio do

critrio see and be seen, isto , sob regras VFR (Visual Flight Rules).

Nas aproximaes durante boas condies meteorolgicas, VMC (Visual

Meteorological Conditions), a responsabilidade de separao entre aeronaves em

uma aterrissagem padro transferida do controlador de trfego areo para o piloto,

devendo o piloto reportar ao controle do aeroporto ou a aeronave precedente, a

conduo da aproximao visual. Nestas condies, aps a aceitao da aproximao

visual, o piloto ser responsvel pela manuteno de um intervalo de tempo de

aproximao seguro como tambm de uma separao adequada, entre as aeronaves,

devido ao efeito de turbulncias geradas pela aeronave. Aproximaes visuais


simultneas em pistas de aterrissagem paralelas podem ser conduzidas se o

espaamento entre as linhas centrais das pistas seja de pelo menos 700 ps (213,4m).

Sob condies meteorolgicas por instrumento, IMC (Instrument Meteorological

Conditions) e regras IFR (Instrument Flight Rules), o controlador de trfego areo

responsvel pela separao segura entre as aeronaves. Atualmente, as pistas devem

estar separadas de pelo menos 4.300 ps (1310,6m) nas operaes de aproximao

paralelas e independentes (aterrissagem simultnea de duas aeronaves).

Caso a separao das pistas paralelas esteja entre 4.300 ps (1310,6m) e 2.500 ps

(762m), a operao de aproximao denominada de aproximao dependente,

com restries na separao diagonal entre as aeronaves que estejam aterrissando nas

diferentes pistas (3 milhas nuticas, caso a separao entre as pistas esteja entre

2.500 a 3.000 ps e 2 milhas nuticas para 3.000 a 4.300 ps de espaamento).

Aeroportos com pistas paralelas separadas de menos de 2.500 ps (762m) esto

sujeitas ao perigo de turbulncias devido aos vrtices (wake vortex) (*). Neste caso, as

pistas de aterrissagem paralelas so limitadas essencialmente s operaes em pista

simples durante condies IMC (Instrument Meteorological Conditions).

A Figura 3.2 ilustra os conceitos bsicos da operao de aproximao em pistas de

aterrissagem paralelas apresentados anteriormente (Buley; Corwin, 1998).

(*): Vrtices ou wake vortex so turbulncias produzidas pelas pontas das asas, cuja intensidade depende das caractersticas da aeronave em termos do peso, envergadura e forma da asa, ngulo de ataque e certas condies atmosfricas (direo e velocidade do vento). O vrtice (cada asa gera o seu prprio vrtice) o resultado da presso diferencial entre a parte inferior (alta presso) e superior (baixa presso) da sup

Documents

Ogata