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30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Teoría de los desvíos (Clase 24)

Viene de Cálculo del Rumbo Verdadero a partir del Norte Magnético y el desvío del compás (Clase 23)

El desvío del compás es una sumatoria de desvíos parciales entre los que podemos contar: los desvíos producto del magnetismo permanente del buque, aquellos que dependen además del cargamento que transporten, las alteraciones en el magnetismo inducido que tienen su origen en los distintos rumbos y por las diferentes latitudes por las que se encuentre navegando, y también si permanece por períodos prolongados detenido en algún puerto o navegando en determinado rumbo fijo. Pueden a su vez provocar desvíos la caída de un rayo y las descargas de artillería.

Como dijimos, el desvío total del compás es una compleja sumatoria vectorial de diferentes fuerzas de campo magnético, las que actúan sobre la rosa de los vientos con distintos sentidos y magnitudes. Archibald Smith determinó el valor total del desvío al que se ve expuesto un compás descomponiéndolo en tres tipos de desvío:

• Desvío constante.
• Desvío semicircular.
• Desvío cuadrantal.

Solo a título informativo se describe la fórmula completa que representa al desvío total del compás magnético:

Δc = A + B x sen R + C x Cos R + D x Sen 2 R + E x Cos 2 R
Donde:
”Δc” es el desvío total del compás.
”R” es el rumbo al que navega el buque. ”A” es un valor que representa al “desvío constante”, que es el desvío al que se ve expuesta la aguja náutica de manera idéntica para todos los rumbos. Si el compás se halla bien instalado, este desvío debería ser casi nulo. La fórmula matemática para hallar ”A” es:

A = (ΔN + ΔS + ΔE + ΔW) / 4
O sea: Es el promedio de los desvíos en los rumbos correspondientes a los cuatro puntos cardinales.

B x sen R + C x Cos R representa el “desvío semicircular”. Este desvío es el que tiende a desviar la aguja en un sentido para un semicírculo (0o a 180o) y en el sentido opuesto para el otro semicírculo (180o a 360o). En resumen: es positivo en un semicírculo y negativo en el otro y tiene dos puntos opuestos en los que la desviación es neutra.
”B” y ”C” son coeficientes que representan los promedios de los desvíos de este a oeste y de norte a sur (semicirculares)
B = (ΔE – ΔW) / 2 C = (ΔN – ΔS) / 2
”B” es la componente longitudinal del desvío y se compensa con un imán colocado en forma longitudinal, mientras que ”C” es la componente transversal y debe compensarse con un imán colocado transversalmente (Fig. 62).

D x Sen 2 R + E x Cos 2 R representa el “desvío cuadrantal”, que es aquél que se hace alternativamente positivo o negativo en cada cuadrante (0o a 90o, 90o a 180o, 180o a 270o y 270o a 360o). Este tipo de desvío tiene cuatro puntos de desviación neutra cerca de los puntos cardinales y, salvo raras excepciones, es positivo en el primer y tercer cuadrante y negativo en el segundo y cuarto.

”D” y ”E” son los coeficientes que representan los promedios de los desvíos en los distintos cuadrantes:
D=[(ΔNE+ΔSW)–(ΔSE+ΔNW)]/4
E = [(ΔN + ΔS) – (ΔE + ΔW)] / 4

Para la compensación del desvío cuadrantal se colocan dos esferas de hierro dulce ubicadas a ambos lados de la bitácora, conocidas como “Esferas de Thompson” (Fig. 62). En algunos casos se utilizan cilindros en lugar de esferas.

A los tipos de desvíos antes mencionados se le suma el desvío provocado por la escora a la que navega el buque. Este tipo de desvío llamado “desvío de escora” se debe al cambio de la relación entre la aguja y el magnetismo, ya sea permanente o inducido del buque, en relación a la rosa que permanece horizontal, producto del sistema cardánico.

El desvío de escora es máximo cuando se navega en rumbos Norte-Sur y nulo para los rumbos Este-Oeste. A su vez, se acrecienta a medida que aumentamos en latitud y disminuye en las proximidades del ecuador. Esto se debe a que la fuerza directriz de la aguja es mayor en el ecuador y por esa razón es más difícil perturbarla.

Continua en: Compensación del Compás Magnético (Clase 25)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Cálculo del Rumbo Verdadero a partir del Norte Magnético y el desvío del compás (Clase 23)

Viene de Cartas Isogónicas (Clase 22)

Cálculo del Rumbo Verdadero a partir del Norte Magnético

Supongamos que nos encontramos navegando en una zona donde el Norte Magnético se encuentra al Este del Norte Verdadero (Declinación Este) (Fig. 61A).

Entonces:

Rv = Rm + dm

Supongamos ahora que en la zona donde navegamos el Norte Magnético se encuentra al Oeste del Norte Geográfico (Declinación Oeste) (Fig. 61 B).

En este caso:

Rv = Rm – dm

Como se puede comprobar, las fórmulas que surgen son idénticas pero con el signo cambiado. Para evitar la construcción de una fórmula distinta para cada caso, adoptaremos la primera (con el signo +) y definiremos como positiva a la Declinación Magnética Este, y como negativa a la declinación Magnética Oeste.

dm (E) = +

dm (W) = –

Un sencillo ejemplo: Si navegamos con un Rumbo Magnético de 135o en una zona con una Declinación Magnética de 9o al Oeste. ¿Con qué rumbo verdadero me desplazaré?

Rv = Rm + dm Rv = 135o + (-9o) Rv= 135o – 9o
Rv = 126o

Un ejemplo inverso: Si decidiésemos navegar a un rumbo verdadero de 96o en una zona con una Declinación Magnética de 4o al Este. ¿A qué rumbo magnético debería gobernar?

Rv = Rm + dm

Despejo Rm:
Rm = Rv – dm Rm = 96o – (+4o) Rm = 96o – 4o Rm = 92o

El desvío del compás

Para explicarlo básicamente, podemos decir que todo compás magnético debería orientar su rosa señalando al “norte magnético”. En el apartado anterior habíamos hablado acerca de las complicaciones de trasladar la lectura obtenida a valores “verdaderos o geográficos” para llevar a la carta náutica el resultado, sumando o restando la declinación magnética del lugar. Ahora bien, para complicar aún más la cuestión vamos a añadir que, en realidad, los compases de navegación tampoco apuntan hacia el norte magnético debido a las desviaciones a que se ven expuestas las agujas imantadas. Esto hace que nos veamos obligados a minimizar los efectos de la desviación (compensar) y, en el peor de los casos, a construir una “tabla de desvíos” que nos sirva para calcular las diferencias en la lectura.

El desvío del compás es la diferencia angular entre la dirección al norte magnético y el norte que indica la aguja náutica (norte compás). Para expresarlo de una manera más sencilla: es la diferencia entre lo que debería marcar el compás y lo que marca realmente.
Dicho de este modo, el desvío del compás aparece como un error de instrumento (en realidad no lo es); pero a diferencia de otros errores instrumentales, como el error de índice del sextante (tema a tratar más adelante), el desvío del compás presenta dos serios inconvenientes:
• Su determinación es mucho más dificultosa, dado que dicho desvío no es constante para todas las mediciones sino que varía para cada rumbo al que se navega.
• Su corrección o “compensación”, dependiendo del tipo de compás, es más compleja todavía.

¿Por qué se produce la desviación?
En términos generales, el desvío del compás es producto de la proximidad del mismo a elementos metálicos que interfieren en el magnetismo de la aguja, desviando la misma hacia uno u otro lado. Esto puede minimizarse bastante en pequeñas embarcaciones, donde no existen enormes motores internos u otros objetos metálicos de gran tamaño, teniendo la precaución de instalar los compases lejos de estos últimos. En embarcaciones de porte esto se hace más dificultoso. Ni hablar de aquellos buques cuyos cascos se han construido con acero naval. En estos, los desvíos del compás alcanzan valores colosales y se hace imprescindible instalar compases con complejos sistemas de compensación.

Continua en: Teoría de los desvíos (Clase 24)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

La declinación magnética (Clase 21)

Viene de Principio de funcionamiento (Clase 20)

Describiéndola de manera sencilla, podríamos decir que la declinación magnética se origina a causa de que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden exactamente con los polos geográficos.

Esto hace que la aguja de nuestro compás, al orientarse con las líneas de fuerza de ese “gran imán” que es la Tierra, no apunte al norte geográfico (verdadero) sino al norte magnético.

La diferencia angular entre la indicación de la aguja (que como vimos anteriormente, debe estar suspendida libremente y en un lugar desprovisto de sustancias magnéticas) y la línea Norte-Sur geográfica del lugar, recibe el nombre de declinación magnética (Fig. 56).

En realidad, si bien a nosotros no nos interesa demasiado, la cosa no es tan sencilla. Desde mucho tiempo atrás se ha intentado comprender las causas del fenómeno del magnetismo terrestre, sin haber logrado aún una teoría final sólida en ese sentido. En un comienzo se pensaba que la Tierra era sencillamente un inmenso imán magnetizado uniformemente alrededor del eje de rotación, idea que luego fue abandonada por dos motivos. Por un lado, la corteza terrestre es demasiado fría para retener el magnetismo. Por otra parte, a temperaturas superiores a los 6.000oC, como se presume existen en el centro de la tierra, todo indicio de magnetismo debería desaparecer. Posteriormente comenzó la creencia de que el campo magnético terrestre se originaba en corrientes eléctricas atmosféricas. Distintos estudios demostraron que solo el 6% del magnetismo terrestre se debe a causas externas.

Algún tiempo después surge la idea de que el campo magnético tiene su origen en la rotación terrestre. De hecho, algunos estudios han demostrado que es posible imanar un objeto de hierro exponiéndolo a rotación, aunque la intensidad obtenida no coincide con los valores necesarios para explicar lo que ocurre en la Tierra. Hasta hace algunos años, nada del todo concreto. Lo que sí sabemos, a ciencia cierta, es que dichos polos magnéticos cambian permanentemente de posición. Esto hace que la declinación cambie con el correr de los años una cantidad llamada “variación anual”, que en nuestro Río de la Plata ronda los 8’ al Oeste. Sabemos también que la declinación sufre algunos cambios diurnos según la altura del sol, y en mayor o menor grado si es invierno o verano. Estos cambios no revisten importancia para el navegante dada su pequeñez. Otro fenómeno conocido es que en determinadas zonas de la esfera terrestre existen perturbaciones magnéticas locales causadas por la formación geológica de la zona. Estas perturbaciones pueden provocar bruscas variaciones en el registro de la aguja que, en algunos casos, pueden superar los 50o o 60o. Los casos más significativos se dan en zonas con islas de constitución volcánica del Pacífico, en el Mar Báltico, Islas Canarias, Azores, Islandia, etc.
Cuando hablamos de declinación magnética, el navegante inmediatamente piensa en el ángulo horizontal formado entre el norte magnético y el norte verdadero, o sea el movimiento horizontal de la aguja, sin tener en cuenta que la declinación magnética tiene además un componente vertical que inclina la aguja hacia arriba o hacia abajo. Esto poco importa en la actualidad, dados los sistemas cardánicos con que cuentan los compases de navegación.

En realidad, para definir a las fuerzas del campo magnético terrestre son necesarias tres magnitudes: la declinación magnética, la inclinación y la fuerza total (intensidad de la fuerza).
Situémonos en un punto determinado del globo terrestre. La línea de fuerza que une los polos magnéticos de la zona y en cuya dirección se orienta la aguja, formará un ángulo de inclinación (I) respecto del plano del horizonte. Como dijimos anteriormente, el plano vertical que contiene a esa línea de fuerza (meridiano magnético) y el meridiano geográfico del lugar se cortarán formando un ángulo llamado declinación magnética.
Para comprender las restantes magnitudes, podemos descomponer a la fuerza (F) en otras dos: la componente horizontal (H) y la vertical (Z) (Fig. 57).
La primera es la porción de la fuerza del campo magnético que afecta a la dirección de la aguja en el plano del horizonte, mientras que la segunda es la que tiende a inclinarla hacia arriba o hacia abajo. Esta última es la componente que se intenta anular en los compases de navegación. Con algunas formulaciones matemáticas sencillas es posible determinar ambas componentes, como así también la fuerza total y la inclinación.
H = F x cos I Z = F x sen I F = H2 + Z2

Dado que las líneas de fuerza que envuelven a la corteza terrestre ingresan al núcleo por los polos, la componente vertical de la fuerza (inclinación) será nula en el ecuador y máxima en los polos (Fig. 58).

Continua en: Cartas Isogónicas (Clase 22)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Principio de funcionamiento (Clase 20)

Viene de El Compás de Navegación (Clase 19)

Podemos definir al compás de navegación como el instrumento que permite orientar un buque en el mar, permitiendo que éste navegue a un rumbo determinado. Básicamente, consiste en uno o varios imanes llamados “directores” que se encuentran unidos a un disco graduado o “rosa de los vientos” en el que se hallan dibujados los rumbos de 0o a 360o (Fig. 51).

Este último se encuentra en libertad de girar sobre un pivote llamado “estilo”, cuya punta se apoya en el “chapitel”, permitiendo de esta manera que dicho círculo se oriente con los meridianos magnéticos gracias a las propiedades de los imanes, con escasa fricción o rozamiento.
Todo el conjunto va montado dentro de un recipiente denominado “mortero”, cuya tapa es de cristal transparente. Dependiendo del diseño del compás, el disco central que contiene a la rosa de los vientos se encuentra montado sobre una suspensión cardánica a fin de que las variaciones en la escora no afecten a la horizontalidad de la rosa.
La rosa de los vientos bien puede considerarse inmóvil a pesar de los movimientos que efectúe el buque, dado que siempre se va a encontrar orientada respecto del meridiano magnético, y será el buque el que gire en torno a ella.
Para efectuar la lectura sobre la escala es preciso fijar la vista en la “línea de fe”, que puede ser una línea pintada sobre el fondo del mortero o una especie de aguja colocada verticalmente, como muestra la figura 52.

Existen dos tipos principales de rosa de los vientos:
Rosa plana: En esta rosa la lectura se realiza sobre la parte posterior de la misma, lugar donde se sitúa la alidada o línea de fe. Debido al efecto de la lupa que crea el líquido en el interior, los números en el fondo del compás aparecen ampliados y permiten una lectura más fácil (Fig. 53). Este tipo de rosa permite tener una visión global del rumbo del barco respecto del Norte. En su gran mayoría se utilizan en compases montados sobre una bitácora, por delante del timón.

Rosa cónica: En este caso la lectura se efectúa de manera frontal. Generalmente, además de la lectura frontal, la parte superior de la rosa también viene graduada, ofreciendo en algunos casos las dos posibilidades de lectura. Generalmente utilizan este tipo de rosas los compases de empotrar o de mamparo (Fig. 54).
Los requisitos fundamentales que debe reunir un buen compás de navegación son dos: estabilidad y sensibilidad. Esto quiere decir que debe registrar los más ínfimos movimientos en el rumbo del buque y no obedecer, en cambio, a fuerzas ajenas al magnetismo como pueden ser vibraciones, pantocazos, guiñadas, etc. Para lograr este efecto es preciso que la rosa sea sumamente liviana, que posea una gran “fuerza directriz” y un “período de oscilación” relativamente largo.
La fuerza directriz es aquella que obra sobre el norte de la aguja, llevándola nuevamente a su posición (orientada con el meridiano) cuando haya sido apartada por una causa cualquiera.
Al tiempo que tarda la aguja en ir en un sentido y volver luego en contra, hasta arrancar de nuevo en la dirección primera, se llama período de oscilación. Este período no debe coincidir con el balanceo del buque, dado que la rosa se tornaría inestable.

Existen dos grandes grupos de compases: de líquido y secos. En el primero, la rosa gira en el interior del mortero inmersa en un medio líquido que puede ser una mezcla de alcohol y agua destilada, glicerina, etc.
En los compases secos, en desuso en la actualidad, la rosa se mantenía suspendida en el estilo dentro del mortero vacío. Este último, llamado “compás o aguja de Thompson”, estaba formado por un anillo de aluminio ligero que coincidía con el borde exterior de un disco de papel. El disco llevaba pintados los rumbos (rosa de los vientos) y la aguja magnética estaba conformada por varias agujas o varillas paralelas, sostenidas por hilos de seda, que las fijaban al aro de aluminio y al pivote central.
Existieron muchos tipos de compases secos, pero todos ellos son muy parecidos al de Thompson. Este tipo de compases se hallaban mucho más expuestos a variaciones por vibraciones u oscilaciones que los de líquido. Para evitarlas contaban con dispositivos y lastres de plomo que amortiguaban en parte los movimientos bruscos. Las altas velocidades de los buques de guerra, así como los disparos de artillería daban lugar a violentas vibraciones en las agujas secas. En los buques mercantes ocurría algo similar si las condiciones climáticas eran adversas. Por estas razones se ha generalizado el empleo de compases de líquido, en los que las perturbaciones en la lectura por vibraciones externas son mucho menores debido a la amortiguación que el líquido proporciona. Estos últimos, dado que la rosa es soportada por el líquido que lleva el mortero, tienen la facultad de llevar imanes de mayor tamaño, lo que mejora considerablemente la “fuerza directriz”.
En los compases de navegación que utilizan los buques de porte, el mortero conteniendo la rosa se encuentra montado en una doble suspensión cardánica sobre una columna de madera denominada “bitácora”, construida de una altura conveniente para la visión del timonel (Fig. 55).
Por encima se coloca el cubichete que sirve de resguardo a la aguja náutica. Dentro de la bitácora hay distintos compartimientos donde se alojan los elementos para la compensación del compás, tema que trataremos más adelante. De más está decir que esta serie de elementos solo se utilizan en grandes compases de bitácora que se encuentran expuestos a enormes desviaciones. En las embarcaciones deportivas donde los desvíos son pequeños, basta con un par de imanes Norte-Sur, Este-Oeste.

Continua en: La declinación magnética (Clase 21)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

El Compás de Navegación (Clase 19)

Viene de Gerard Kremer, alias Mercator y El ignoto Pedro Apiano (Clase 18)

Si bien no es motivo de este manual el estudio minucioso de la teoría del magnetismo, es interesante resaltar algunos conceptos básicos.

En todo imán, o en cualquier otro cuerpo con propiedades magnéticas, existen dos sectores opuestos denominados polos magnéticos: el polo norte y el polo sur magnéticos. De este último emanan líneas de fuerza que se dirigen al polo norte y conforman alrededor del imán lo que se conoce como campo magnético (Fig. 49).

Dicho campo magnético se comporta ejerciendo una fuerza de atracción respecto de otros elementos magnéticos, o también respecto de algunos elementos metálicos con alto contenido ferroso. Cabe aclarar que la atracción magnética no afecta a otros metales que no contengan hierro en su composición, tales como el aluminio, la plata, etc.

Algo importante de destacar es que la fuerza de atracción se generará entre elementos cuya configuración norte-sur sea opuesta: polos de distinto signo se atraen y polos de igual signo se repelen.

La esfera terrestre posee idénticas propiedades y constituye una gran masa que se comporta como un imán de enormes proporciones.
Las líneas de fuerza que salen del polo Sur y se dirigen al polo Norte serán los meridianos magnéticos (Fig 50).

El compás magnético es simplemente un instrumento que permite medir el ángulo al que apunta la proa del barco respecto del norte magnético (rumbo magnético). El principio de funcionamiento de todo compás magnético es muy sencillo y se basa en las propiedades magnéticas de la Tierra. Para describirlo de manera sencilla diremos que consiste en un imán que, siendo atraído por un determinado meridiano magnético, se orienta en sentido N-S con dicho meridiano, y puede mover solidariamente una aguja o una escala graduada, dependiendo en cada caso del tipo de compás y de su construcción.

Continua en: Principio de funcionamiento (Clase 20)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

Teoría de los desvíos (Clase 24)

Cálculo del Rumbo Verdadero a partir del Norte Magnético y el desvío del compás (Clase 23)

El desvío del compás

La declinación magnética (Clase 21)

Principio de funcionamiento (Clase 20)

El Compás de Navegación (Clase 19)

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