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30/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Nociones sobre Señales Eléctricas (Clase 64)

Viene de: Para los mas curiosos: Método del Pescador o de la “Epacta” (Clase 63)

El descubrimiento de las ondas de radio, durante las primeras décadas del siglo XX, ha ido favoreciendo y perfeccionando paulatinamente los métodos tradicionales de navegación. Inicialmente estas ondas de radio permitían, con una facilidad hasta entonces desconocida, la puesta en hora de los cronómetros de navegación (imprescindibles en navegación astronómica). Esto era posible gracias a la radiodifusión de señales horarias tomando como referencia la hora de Greenwich.

Posteriormente, la llamada “navegación electrónica” (originalmente “radioeléctrica”), se basó en sus orígenes en la utilización de diferentes equipos electrónicos capaces de recibir y procesar señales procedentes de diversos transmisores ubicados en tierra, y diseñados exclusivamente para tal fin.

En sus comienzos, las estaciones terrestres recibían el nombre de “radioayudas”, ya que su utilización no pretendía de ningún modo reemplazar a los métodos convencionales conocidos hasta entonces para determinar la posición exacta en el mar (navegación costera y astronómica), sino mas bien oficiar como un recurso más de ayuda al navegante. Como veremos mas adelante, estas radioayudas permitían al navegante obtener líneas de posición respecto de las antenas transmisoras, siendo necesarias tres de estas señales para obtener la posición exacta (triangulación). Uno de los primeros equipos diseñados con esta finalidad fue el “radiogoniómetro”. La evolución permanente de la tecnología ha provocado una verdadera revolución en los sistemas electrónicos de navegación. Basta pensar que desde los primeros radiogoniómetros hasta las modernas pantallas multifunción (que permiten combinar GPS con cartas náuticas de la zona e imágenes de radar) hasta los avanzados dispositivos AIS, han transcurrido poco más de sesenta años. Es decir, una pequeñísima fracción de tiempo dentro de lo que representa la historia de la navegación desde sus albores.

No pretende este capítulo profundizar en conocimientos de electrónica avanzada; pero con el fin de comprender mejor lo que sigue, detallaremos algunos conceptos básicos acerca de las señales eléctricas.

Las señales eléctricas se pueden definir por varios de sus parámetros, como son su tensión, corriente, potencia, etc. Sabemos que si aplicamos entre los extremos de un conductor una diferencia de potencial o tensión (V), esto generará una circulación de corriente (I) por el interior del mismo (movimiento de electrones)(Fig. 169). Del valor de la tensión aplicada dependerá el valor de la corriente que circule, siendo este último, directamente proporcional al primero.

La unidad de tensión es el Volt, mientras que la unidad de corriente es el Amper. Podemos definir entonces una nueva unidad que es el producto de ambas: el Watt, que es la unidad de medida de la potencia.

Tensión (V) = Volt (V) Corriente (I) = Amper (A) Potencia (P)= Watt (W)

Potencia = Tensión x Corriente

Queda claro entonces que, en un circuito eléctrico, la potencia que este puede consumir será mayor cuanto mayor sea la tensión aplicada o la corriente que por él circule.

Otro elemento a tener en cuenta es el valor de la resistencia (R) que presente dicho conductor o circuito eléctrico. Podemos definir a la resistencia como la oposición al paso de la corriente por un conductor. Fácil es entonces establecer que a igual tensión aplicada entre sus extremos, la corriente que circule será menor cuanto mayor sea su resistencia (Fig. 170).

La fórmula que la expresa es la siguiente:

Resistencia (R) = Tensión / Corriente

La unidad con que se mide la resistencia es el OHM (W)

Tanto la tensión como la corriente pueden ser de dos tipos, dependiendo de si sus valores son variables o permanecen constantes en el tiempo. De aquí que podemos hablar de corriente continua o corriente alterna.

• Corriente continua (CC): Si el valor de la amplitud o intensidad de la corriente que circula por un conductor permanece fija en el tiempo, estaremos hablando de corriente continua (Fig. 171).

Como podemos apreciar, la representación gráfica de la corriente continua (CC) es una recta. Por supuesto que cuando trabajamos con corrientes continuas se debe tener en cuenta que siempre existe un polo + y un polo –. Es el caso característico de las baterías de 12 V o de las pilas que utilizan todos los artefactos electrodomésticos.

• Corriente alterna (CA): La corriente alterna, a diferencia de la continua, varía en el tiempo de la siguiente manera (Fig. 172):

A medida que transcurre el tiempo, crece el valor de la amplitud hasta llegar a un máximo. A partir de este punto, a medida que continúa aumentando el tiempo, la amplitud decrece hasta llegar a cero. Una vez transcurrido este semiciclo, la curva se vuelve a repetir pero con sentido inverso (la corriente toma valores negativos) hasta llegar nuevamente a cero. Esta representación de la corriente alterna recibe el nombre de “senoidal“ o “sinusoidal“, ya que representa la función seno. La curva completa conforma lo que se llama “período de la señal“ o “ciclo“, que está compuesta por dos semiciclos, uno de signo positivo y otro negativo. Claro está que la corriente invierte permanentemente su polaridad, razón por la cual no existe un polo positivo y uno negativo como ocurre con la corriente continua. Este es el caso de la alimentación hogareña de 220 V CA.

Aparece ahora un nuevo parámetro para definir a las señales de corriente alterna, que estará dado por la cantidad de repeticiones o ciclos que esta pueda presentar en el intervalo de un segundo: la frecuencia. Este valor se representa con la unidad Hertz (Hz) y lleva el nombre de su descubridor.

Si estamos en presencia de una corriente alterna que varía un ciclo completo en el intervalo de un segundo, hablaremos de una frecuencia de 1 Hertz (Hz). En el caso de la red domiciliaria, esta lleva una frecuencia en la República Argentina de 50 Hz (50 ciclos por segundo).

Continúa en: Los Sistemas de Comunicaciones (Clase 65)

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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29/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Curso de Timonel: navegación electrónica (clase 50)

Viene de: Curso de Timonel: navegación costera (clase 49).

Existe en la actualidad un sistema que revolucionó la navegación de los últimos años, por la capacidad que posee de brindarnos la posición exacta de nuestro barco con márgenes de error inferiores a diez metros. Este sistema, cuyo funcionamiento está basado en la transmisión satelital, es de enorme ayuda para aquellos marinos que lo utilizan como una herramienta adicional de seguridad; pero puede ser también la ruina de aquellos que depositan toda su confianza en él, dejando de lado los métodos tradicionales de navegación.

A partir de la puesta en funcionamiento de este sistema, muchas personas que no se animaban a emprender largas travesías por no tener los conocimientos mínimos, hoy lo hacen, cometiendo un grave error.

GPS náutico

Global positioning system

El sistema de posicionamiento global o GPS se desarrolló exclusivamente con fines militares, extendiéndose en la actualidad al uso civil, ya sea para el posicionamiento aéreo, terrestre o marítimo. Su principio de funcionamiento se basa en la transmisión de señales codificadas entre los satélites que giran alrededor de la tierra y los equipos GPS individuales de cada usuario. Los satélites de los que se dispone para esta función son 24 girando en 6 órbitas diferentes, siendo necesarios sólo 3 de ellos para que un usuario obtenga su posición.

En un principio, el antiguo navegador satelital brindaba solamente información de Latitud y Longitud, y lo hacía a intervalos de tiempo de aproximadamente 1 hora. Los equipos que operan en la actualidad, no solo reciben información en forma inmediata, sino que además agregan una serie de funciones adicionales que facilitan enormemente la tarea del navegante. Algunas de ésas funciones son:

  • Permitir cargar gran cantidad de “waypoints” en la memoria. (Waypoint: posición exacta en latitud y longitud de un objeto conocido.)
  • Permitir cargar rutas enteras conteniendo los waypoints intermedios del trayecto.
  • Indicar rumbo verdadero a seguir para dirigirse a un determinado waypoint.
  • Indicar velocidad real sobre la corteza terrestre.
  • Indicar tiempo estimado de arribo y hora estimada de arribo al waypoint elegido.

Existe una amplia gama de GPS, dependiendo sus precios de las prestaciones que éstos brindan y de las necesidades de cada usuario, partiendo desde los portátiles convencionales hasta aquellos que pueden graficar las cartas náuticas de la zona en pantallas LCD a color. Dada la sencillez de su programación y en virtud de la diversidad de marcas y modelos, carece de sentido una explicación más minuciosa en este volumen. Para la programación de un equipo GPS bastará simplemente con una lectura exhaustiva del manual de instrucciones, y conseguir (u obtener de las cartas náuticas) las coordenadas del punto de destino (waypoint). La carga de los datos, así como la operación del equipo, dependerá de cada modelo en particular.

Continua en: Curso de Timonel: mareas (clase 51).

Darío G. Fernández
Director del ISNDF

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29/05/2024 by Instituto Superior de Navegación

Los diferentes métodos de navegación (clase 6)

Viene de: Los cuatro problemas de la navegación (clase 5).

Los distintos métodos que se utilizan para llevar la navegación tienen como finalidad establecer la posición de un barco en el mar con la mayor precisión y durante la mayor parte del tiempo que esto sea posible. La consecuencia directa de aplicar convenientemente dichos métodos es la seguridad en la navegación.

En la actualidad, los modernos equipamientos electrónicos casi no permiten dudas en cuanto a la precisión; pero debe preverse que dichos equipos suelen fallar, sobre todo si se encuentran expuestos a elementos adversos como la humedad y salinidad del mar. Mucho peor será el caso en que la embarcación se vea expuesta a tormentas eléctricas o simplemente a daños transitorios en la instalación eléctrica del buque. En definitiva, es importante que todo buen marino conozca a fondo todos y cada uno de los métodos disponibles, a fin de hacer uso de ellos cuando sea menester.

Los métodos de navegación son básicamente cuatro:

  • Navegación por estima.
  • Navegación costera o costanera.
  • Navegación astronómica.
  • Navegación electrónica.

Como veremos en profundidad más adelante, la navegación por estima se basa en un principio muy simple: conociendo con exactitud el punto de partida, se navega a un rumbo determinado durante un lapso de tiempo establecido y a una velocidad conocida (de este modo se determina con bastante precisión la distancia recorrida entre ambos puntos).

Conociendo entonces el punto inicial, y el rumbo y la distancia navegada, se puede establecer la nueva posición simplemente trazando rumbo y distancia en la carta náutica. Esto se conoce como “estima gráfica”. El nuevo punto será una “posición estimada”, porque si bien puede considerarse una posición relativamente buena, no se tiene certeza de su exactitud. La navegación por estima implica entonces colocar un punto en la carta a intervalos regulares, dependiendo de las exigencias de la navegación (cada media hora, cada hora, cada dos horas, etc.), utilizando para ello los datos “rumbo” y “distancia navegada”. En situaciones donde es preciso llevar una buena estima, y no se cuenta con otros métodos, será preciso situarse en la carta a intervalos más breves; mientras que si se navega en mar abierto, donde no existen peligros, los intervalos entre cada punto pueden ser mayores.

De cualquier manera, la navegación por estima no puede extenderse por demasiado tiempo, ya que las imperfecciones y errores del método se irán acumulando, provocando cada vez mayores imprecisiones en el resultado final. Por tal motivo se hace imprescindible, toda vez que se pueda, obtener por algún método una posición cierta, para corregir así la situación estimada. Cuando se consigue determinar con exactitud la posición del buque, se dice que se tiene un “punto FIX” (del inglés “fixing position”).

Una vez determinada una posición cierta o “FIX”, el navegante llevará esa posición a la carta y corregirá la estima llevada hasta el momento, continuando con la navegación desde ese nuevo punto. Por supuesto que si se pudiese disponer de un FIX cada vez que se lo requiera, esto sería lo ideal, pero tal cosa no fue posible hasta hace algunos años, luego de la aparición del GPS. Por entonces había que resignarse a navegar por estima y corregir de tanto en tanto la posición toda vez que se pudiese obtener un punto FIX. La simbología utilizada para graficar un punto en la carta es siempre una cruz. Cuando el punto a graficar es una posición estimada, dicha cruz deberá ir encerrada en un triángulo, mientras que para un punto FIX la cruz se dibujará dentro de un círculo.

En la siguiente imagen se ha representado la navegación llevada en la carta por una embarcación.

Carta de navegación

Nótese que se han ido graficando diferentes situaciones por estima a intervalos regulares, pero a las 13 hs. se ha logrado obtener (por algún método disponible) una posición FIX. Dicha posición se coloca en la carta y a partir de allí se prosigue con la navegación. La línea sinuosa que une el punto FIX con el último punto de estima representa la corrección efectuada.

Para la determinación de un punto FIX sólo hay tres métodos posibles: la Navegación Costera (cuando se navega barajando la costa o se llega a ella después de un cruce oceánico), la Navegación Astronómica (cuando la embarcación se halla en medio del mar, fuera de todo alcance visual de la costa) y la Navegación Electrónica (disponible en la actualidad en todo momento). Esto quiere decir que cuando un barco zarpa hacia alta mar, la navegación posible es llevar una correcta estima y, durante el transcurso del día o de los crepúsculos, obtener una o varias posiciones FIX por medio de la navegación astronómica. Si ha de estar nublado por varios días, el navegante no tendrá más remedio que continuar con la navegación por estima. Una vez que la embarcación arriba a las costas, el método más eficaz consiste en situarse a través de los muchos procedimientos disponibles de la Navegación Costera.

A lo largo de este curso nos adentraremos en el estudio en profundidad de todos los métodos disponibles de Navegación por estima, costera y electrónica. La práctica de la Navegación Astronómica o Astronavegación no forma parte del programa del curso de Patrón de Yate, y su estudio es exclusivo del curso de Piloto de Yate.

Darío G. Fernández
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