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Marcelo R. Lucero - Operador ARPA – Versión 2010.01 – pág. 1 / 34

ARMADA ARGENTINA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN NAVAL

ESCUELA NACIONAL DE PESCA

“Comandante Luis Piedra Buena”

“Operador ARPA”

Profesor Marcelo Raúl Lucero

Capitán de Ultramar y Pesca

2010


Índice de Temas

Introducción 5

Parte 1: Descripción de un sistema ARPA

Capítulo 1: Características de presentación de los sistemas ARPA

6

Capítulo 2: Normas de funcionamiento del ARPA establecidas por la OMI

15

Capítulo 3: Captación de blancos

27

Capítulo 4: Capacidad y limitaciones de seguimiento

30

Capítulo 5: Retardos de tratamiento

33


Índice de Figuras

nro pág.

Figura 1.1: Orientación Norte Arriba 6

Figura 1.2: Orientación Rumbo Arriba 7

Figura 1.3: Influencia del movimiento propio en la imagen en movimiento relativo. 7

Figura 1.4: Trayectoria del eco de otro buque navegando en movimiento relativo. 8

Figura 1.5: Movimiento Verdadero. 8

Figura 1.6: Vectores 9

Figura 1.7: Vectores verdaderos y relativos. 9

Figura 1.8: Estabilización al agua. 10

Figura 1.9: Estabilización al fondo 11

Figura 1.10: Punto de Colisión 12

Figura 1.11: Dos puntos de colisión 13

Figura 1.12: Variación del punto de colisión. 13

Figura 1.13: Zona probable de peligro 14

Figura 3.1: Zonas de Guardia 27

Figura 3.2: Prioridad de captación por zonas. 28

Figura 3.3: Supresión de zonas 29

Figura 4.1: Memorización de dirección y distancia de un eco. 30

Figura 4.2: Ventanas de búsqueda y reconocimiento 31

Figura 4.3: Blanco Perdido. 31

Figura 4.4: Permutación de blancos 32

Figura 5.1: Cambio de rumbo de otro buque 33

Figura 5.2: Cambio de rumbo del buque propio 34


Introducción:

A bordo de los buques de pesca marítima se emplea una gran variedad de equipos electrónicos que facilitan las tareas de rutina del navegante y del pescador.

El Radar Marino es un equipo capaz de detectar los objetos cercanos a la superficie del agua y alrededor del buque, con las limitaciones propias de su desarrollo tecnológico.

El sistema automático de análisis de ecos A.R.P.A. es una herramienta informática que simplifica la tarea del operador radar en cuanto al seguimiento de la cinemática de los blancos de otros buques, que son de interés para la prevención de los abordajes.

No obstante, el sistema no realiza todas las operaciones necesarias para evitar las colisiones, y el operador debe conocer cabalmente qué información puede obtener a través del mismo, y cuáles son los errores que el método posee intrínsicamente.

En este curso se desarrollan los conceptos necesarios para que el estudiante tome conciencia de las posibilidades y limitaciones de esta herramienta informática, a la vez que pueda fundamentar y/o justificar la toma de decisiones de maniobra ante los distintos casos de encuentros con otros buques con riesgo de colisión.

Este curso se complementa con el entrenamiento intensivo en un Simulador Radar-ARPA diseñado de acuerdo a las mismas normas que rigen el funcionamiento de los mismos equipos a bordo de los buques.


Capítulo 1 Características de presentación de los sistemas ARPA

1.1 Orientación acimutal

El sistema ARPA utiliza presentaciones estabilizadas en acimut, por lo que requiere de la entrada del dato Rumbo con error menor de 0,5°. Esta exactitud es posible a través de un girocompás o un compás satelital.

En base al rumbo recibido, el sistema ARPA permite al operador utilizar las dos presentaciones estabilizadas acimutalmente, conocidas como NORTE ARRIBA y RUMBO ARRIBA.

La presentación tradicional PROA ARRIBA, no estabilizada, queda para uso del radar sin el análisis automático de ecos, por ejemplo, para maniobras de entrada y salida de puertos.

Presentación NORTE ARRIBA:

- La rosa perimetral indica la graduación 000° en la parte superior, coincidente con el cardinal Norte. La orientación horizontal es similar a la de una carta náutica o cualquier representación orientada al norte.

- Las guiñadas de la proa del buque y los cambios de rumbo solo afectan la línea de la proa en el radar, mientras que las imágenes de buques y costa permanecen inalterables. Por esta condición se dice que la imagen está “estabilizada en acimut”.

- Comando: NORTH UP.

NORTE 000°

PROA 302°

RUMBO 302°

Figura 1.1: Orientación Norte Arriba

Presentación RUMBO ARRIBA:

- Al accionar este modo de orientación acimutal, la lectura superior de la pantalla pasa a ser el rumbo actual del buque. La graduación 000°, correspondiente al norte, se sitúa respecto a ese rumbo. Luego la imagen queda estabilizada horizontalmente con dicho ángulo.

- Las guiñadas de la proa del buque y los cambios de rumbo solo afectan la línea de la proa en el radar, por lo que la misma deja de indicar estrictamente hacia arriba cada vez que el buque no se encuentra al rumbo que originalmente tenía al pasar a este modo.


- Para recolocar la línea de la proa en la parte superior, ante un cambio de rumbo, se debe volver a seleccionar el modo rumbo arriba.

- Comando: COURSE UP.

RUMBO 302°

NORTE 000°

RUMBO 302°

Figura 1.2: Orientación Rumbo Arriba

1.2 Movimiento de los blancos en la pantalla

La posición de cada eco radar en la pantalla se establece de acuerdo a la medición de dirección y distancia desde el barco propio. Esta posición no es fija, sino que varía en función del movimiento que puede tener el blanco, en asociación o no con el movimiento del barco propio.

Movimiento RELATIVO:

En el denominado movimiento relativo, el buque propio ocupa una posición fija en la pantalla, ya sea en el centro o fuera de él. Esto hace que, si el buque propio posee velocidad, en el movimiento final de todos los blancos exista una componente “hacia popa de nuestro buque”. Por ejemplo, un objeto quieto como una boya se observa moviéndose con rumbo opuesto al nuestro y a igual velocidad. Un blanco con movimiento propio, como ser el que representa a un barco cercano, describe una trayectoria en la imagen que resulta de componer su rumbo y velocidad con los de nuestro buque.

- Comando: RELATIVE MOTION.

Movimiento relativo que se detecta en la pantalla para un blanco con movimiento propio.

Movimientos relativos provocados por el buque

propio en objetos sin movimiento propio.

(boyas, costa)

Dirección y velocidad reales del otro buque

Componente del buque propio

Figura 1.3: Influencia del movimiento propio en la imagen en movimiento relativo.


Figura 1.4: Trayectoria del eco de otro buque navegando en movimiento relativo.

Movimiento VERDADERO:

En el denominado movimiento verdadero, el buque propio se traslada por la pantalla, según su rumbo y velocidad. Esto provoca que, aunque al inicio se encuentre cerca del borde de la pantalla y con un amplio espacio hacia proa, luego de cierto tiempo se aproxime demasiado al borde opuesto, con poca visión hacia delante. Por ello, este tipo de movimiento se acompaña de una función de recolocación del buque propio a su posición inicial, la cual se realiza manualmente en cualquier momento, o automáticamente al llegar el buque cerca del borde de proa.

En cuanto al resto de los blancos, se trasladan por la pantalla según sus propias velocidades únicamente, sin ser influenciados por el movimiento de nuestro barco. A esto se refiere la calificación de “verdadero” para este tipo de movimiento. Por ejemplo, un objeto quieto, como una boya, se observa en la misma posición hasta que se recoloca la imagen, momento en el cual se reinstala en otra posición fija, si es que el nuevo encuadre lo incluye. Un blanco con movimiento propio, como ser el que representa a un barco cercano, describe una trayectoria con su rumbo y velocidad. Esto hace que todo se vea más naturalmente, cada objeto con su movimiento.

- Comando: TRUE MOTION.

Barco con su movimiento propio.

Objetos sin movimiento, siempre en la misma

posición. (boyas, costa)

Nuestro barco también se mueve.

Figura 1.5: Movimiento Verdadero.


1.3 Proyección de los blancos

El sistema ARPA identifica los blancos analizados mediante un punto central y una figura geométrica (círculo, cuadrado, triángulo). Una vez obtenidos los resultados de los cálculos de rumbo y velocidad del eco, agrega un pequeño segmento o vector que parte del centro y se dirige hacia la dirección obtenida. Además, la longitud de dicho segmento está directamente en proporción con la velocidad del movimiento.

Figura 1.6: Vectores

La orientación y medida del vector puede mostrar dos movimientos distintos:

Movimiento Relativo VECTOR RELATIVO: muestra la forma en que el eco se traslada en relación a nuestro buque. Para una presentación con movimiento relativo, equivale a mostrar las futuras posiciones del buque en la pantalla.

Movimiento Verdadero VECTOR VERDADERO: muestra la orientación de la proa del eco, y su velocidad. Para una presentación con movimiento verdadero, equivale a mostrar las futuras posiciones del buque en la pantalla.

De acuerdo a lo indicado, para una misma situación podemos tener cuatro formas de observar el movimiento de los ecos marcado por los vectores:

VECTOR VERDADERO

MOVIMIENTO VERDADERO

VECTOR RELATIVO

MOVIMIENTO VERDADERO

MOVIMIENTO RELATIVO

VECTOR VERDADERO

Situación

MOVIMIENTO RELATIVO

VECTOR RELATIVO

Figura 1.7: Vectores verdaderos y relativos


En la figura se muestra cómo los vectores solo coinciden con las futuras posiciones de los ecos en la pantalla, cuando son del mismo tipo del movimiento. Es crucial no confundir los vectores relativo y verdadero. Una forma de hacerlo es prestar atención al buque propio, si tiene vector, es verdadero, ya que en vector relativo siempre es nulo.

La predicción de posiciones futuras que supone el vector se regula en cuanto al tiempo. El vector tiene una dimensión o tiempo (VECTOR LENGTH), que el operador ajusta a conveniencia. Por ejemplo, si el vector es de 10 minutos, indica que el extremo del mismo será la posición del eco dentro de 10 minutos (vector relativo en movimiento relativo, vector verdadero en movimiento verdadero).

1.4 Sistema de referencia

Los cálculos cinemáticos implican el estudio de los movimientos propios de los buques, y relativos entre sí o entre buque y objetos fijos: costa, boyas, etc. Como en todo estudio de movimientos, es necesario definir el sistema de referencia, o sea qué se considera como fijo.

Existen dos sistemas de referencia posible en este caso: el agua o el fondo. Cuando se utiliza el sistema de referencia o de estabilización al agua (SEA STAB), se ignora el efecto de corrientes y se considera que el movimiento relativo entre dos buques o entre el buque propio y un objeto fijo se debe únicamente a la propulsión.

Esto es evidente en el encuentro de dos buques en alta mar, con buena profundidad, los cuales, de haber corrientes marinas, las sufren de igual manera, por lo que no ha de ser la corriente la que los acerque o aleje, creando el riesgo de abordaje.

En el caso de un buque navegando cerca de la costa, al trabajar con estabilización al agua comete el error de observar la costa, islas, boyas, buques fondeados, sin considerar la corriente existente. Cuando el sistema ARPA analiza, por ejemplo, el movimiento de una pequeña isla en estas condiciones, puede llegar a la conclusión de que la misma tiene movimiento.

corriente

Isla rumbo

derrota con el fondo

Figura 1.8: Estabilización al agua

El otro sistema de referencia es el que se basa en una posición geográfica determinada, o sea con respecto al fondo (GROUND STAB). En este modo se puede reconocer el efecto de la corriente y se diferencia la orientación de la proa (rumbo) de la dirección de avance sobre el fondo (derrota).

Trabajando de esta forma, tanto en alta mar como cerca de la costa, los movimientos de cada objeto son los reales, y los objetos fijos se detectan como tales, con velocidad nula.

Para el ejemplo de la figura anterior, con estabilización al fondo, queda como sigue:


corriente

Isla rumbo

derrota con el fondo

Figura 1.9: Estabilización al fondo

Note que del buque propio emergen dos líneas: la línea de la proa, hasta el borde de la pantalla, y la línea de la derrota sobre el fondo, como un vector verdadero. Para navegar con seguridad en una zona con corriente, debe planificarse la ruta de acuerdo a este último vector.

1.5 Gráficos

Los ecos analizados por el sistema ARPA muestran, a partir del momento en que son adquiridos, la siguiente simbología, por la cual se reconoce su estado y posibilidad de riesgo:

SÍMBOLO SIGNIFICADO SÍMBOLO SIGNIFICADO

Eco recién adquirido

Eco peligroso (rojo)

Eco seleccionado

Eco que se pierde (destella)

Eco seguro

Eco que ingresa a la zona de guardia (destella)


1.6 Lectura Digital

Una vez analizado un eco, el sistema ARPA muestra los resultados cinemáticos en forma digital, a través de un cuadro o listado alfanumérico. Aparecen los datos de más de un buque analizado, por ejemplo:

distancia al eco

dirección al eco

velocidad del eco

rumbo del eco

mínima distancia de acercamiento

tiempo que resta para la mínima distancia

distancia de cruce de la proa

tiempo que resta para el cruce de la proa

TARGET # 4

RANGE

BEARING

SPEED

COURSE

CPA

TCPA

BCR

BCT

8.15 nm

228°

9.6 kn

035°

2.3 nm

19 min

15 ‘

2.8 min

1.7 Punto de colisión

Se denomina así a la posición en la cual nuestro buque puede encontrarse con el otro buque, produciendo la colisión. El análisis de este punto nos ayuda a prevenir abordajes, ya que al conocer su ubicación, bastará con evitarlo.

En la mayoría de los encuentros es posible que, aunque no haya riesgo de colisión al inicio, si cambiamos convenientemente el rumbo de nuestro buque podemos encontrar una dirección adecuada para provocar el encuentro. Este resultado se establece considerando que sólo se varía el rumbo, manteniendo la marcha constante.

Veamos los ejemplos siguientes:

A B

Figura 1.10: Punto de Colisión

En el caso “A” el riesgo de colisión es inminente, la colisión se produce en el cruce del movimiento relativo del otro buque con nuestra dirección de avance.

En el caso “B” no hay colisión, el buque corta nuestra proa y cruza a babor. Pero si caemos a babor a un rumbo determinado, la colisión puede producirse en otro punto.


El cálculo de este punto surge del análisis cinemático. Será posible encontrar un rumbo de colisión siempre y cuando logremos que el otro buque se acerque, es decir, salvo en el caso en que el otro buque tenga mayor velocidad que el nuestro y un rumbo que lo aleje, en cuya situación será imposible darle alcance.

Además, para el caso del otro buque con velocidad mayor a la nuestra, si en su movimiento relativo se acerca a nosotros, surgen dos puntos de probable colisión (PPC).

Vwa > Vwo

Figura 1.11: Dos puntos de colisión

Por lo que se deduce del estudio cinemático sucesivo, el punto de colisión solo queda fijo cuando vamos a rumbo de colisión, pero cambia de lugar a medida que nuestro buque avanza si no colocamos el rumbo de colisión determinado. En la figura se observa el desplazamiento de ambos puntos de colisión para el caso anterior:

Figura 1.12: Variación del punto de colisión.


A medida que el otro buque se acerca, será necesario cambiar el rumbo cada vez más hacia él.

En todos los casos, el conocimiento de la ubicación del punto de colisión nos sirve para evitar caer a dichos rumbos. Si conocemos los puntos de colisión instantáneos con cada uno de los otros buques en la zona, podremos determinar los rumbos más seguros a llevar.

Como puede preverse, no es posible calcular manualmente cada una de las situaciones instantáneas de los buques y obtener de esa forma los PPC correspondientes. Queda así la tarea para los sistemas electrónicos anticolisión, como función adicional.

1.8 Área de peligro

Algunos fabricantes han desarrollado sistemas ARPA integrando la noción de punto de colisión. Para asociar la misma al concepto primordial de CPA (distancia mínima de acercamiento), los programas determinan no solo un punto de colisión para cada eco analizado, sino una zona o área de peligro que tiene en cuenta este punto, y, alrededor de él, una figura geométrica que resume el efecto de la distancia de acercamiento a valores menores del previsto.

A esta zona de peligro probable se la conoce como PAD (Probable Area of Danger). En la figura se ve un ejemplo de un sistema con la zona activada, de forma hexagonal.

Zona riesgosa

Figura 1.13: Zona probable de peligro

1.9 Captación de blancos

El sistema ARPA realiza el seguimiento continuo únicamente de los blancos que sean adquiridos a tal fin. De esta forma, se evita recargar el análisis y congestionar la pantalla con información innecesaria, ya sea de buques que no presenten peligro, de boyas, islas, etc.

La adquisición de los blancos puede realizarse en forma manual o automática. En la forma manual, es el usuario el que elige mediante un cursor cada uno de los ecos a analizar. En la forma automática, el mismo equipo inicia el análisis de todo eco que pueda representar un barco, dentro de la zona de búsqueda programada por el operador.


Capítulo 2 Normas de funcionamiento del ARPA establecidas por la OMI

2.1 Detección

Comentario: la detección automática de los buques debe ser similar a la que lograría el operador si estuviera continuamente observando la pantalla. Ningún eco que pudiera ser un buque debe quedar sin detectar.

2.2 Captación

Comentario: la captación implica no solo la detección, sino la continuidad de la misma, para poder obtener los resultados cinemáticos. La velocidad relativa de hasta 100 nudos implica que, de existir una nave de alta velocidad, o de detectarse el eco de una aeronave, será analizado. La captación o “adquisición” de los ecos en forma manual debe ser posible aunque el sistema automático esté trabajando. Las áreas eliminadas deben quedar dibujadas en la pantalla. Es factible dibujar la zona de captación en vez de la zona de eliminación.

2.3 Seguimiento

Comentario: el mínimo de blancos a analizar es 20, para un sistema completo.


Comentario: es posible que haya más de 20 blancos en la zona de captación. En el manual del equipo se explica el orden de prioridad: buques por proa, por estribor, etc. Cuando el sistema agota su capacidad, no puede tomar otros blancos. Ante la posibilidad de un número excesivo de blancos, por ejemplo, un fondeadero o un caladero congestionado, o un canal boyado, se deben eliminar manualmente los blancos de menor importancia para el ploteo. Los blancos que el sistema no plotea, no se marcan, se identifican porque no tienen ningún símbolo.

Comentario: se acepta que cuando se superponen dos blancos en la pantalla, o pasan muy cerca, el seguimiento se pierde. La pauta para no perder el seguimiento es seguir captándolo al menos cinco de cada 10 barridos.

Comentario: el seguimiento se puede perder por las fuentes de error indicadas. Es necesario un óptimo ajuste de la imagen para que las mismas no interfieran.

Comentario: se trata de la función de historia (history) de los blancos. El tiempo entre los puntos, al menos 4, se regula entre 1 segundo y 2 minutos.

2.4 Pantalla

Comentario: la pantalla ARPA es parte integrante del radar del buque, los modelos con pantalla separada no se encuentran en el mercado. Se refiere a los defectos de funcionamiento del giróscopo, la corredera, el compás satelital, el navegador satelital, etc, los cuales deben cumplir con las normas mínimas OMI que se expresan en otras resoluciones de igual importancia.


Comentario: está previsto trabajar con el sistema automático sólo en las tres escalas mencionadas. Los sistemas agregan, al menos, la escala de 24 millas.

Comentario: se requiere que todas las formas de presentación sean posibles con el sistema automático. Queda exceptuado el método “proa arriba” sin estabilización de direcciones.

Comentario: determina las opciones de vectores y estabilización de movimientos.

Comentario: se refiere a mostrar una figura de barco o similar, que de la idea de dirección y velocidad, distinta a un simple vector o segmento.

Comentario: por cronoajustable se entiende que se les pueda regular el tiempo que representan. La referencia de tierra es una forma de estabilizar la pantalla, seleccionando un eco fijo que se pueda analizar como blanco.

Comentario: se entiende que los símbolos y vectores del sistema no tapen los ecos reales de los objetos en el radar. La función de cancelación referida consiste en dejar de rastrear los blancos que dejan de tener interés.


Comentario: se consigue esto mediante un control de brillo de los símbolos ARPA, con una posición mínima que los quite de la vista, sin por ello dejar de continuar el análisis automático.

Comentario: la imagen debe poder ser vista simultáneamente por más de una persona, de manera que puedan comentar sobre las situaciones presentadas. Esto no lo cumple un radar que requiera de una capucha y limite la visión a un solo observador.

Comentario: se obtiene regularmente con la línea de direcciones y el anillo de distancias, o bien con el cursor de cruz. Por demora se entiende “marcación”, en nuestro país.

Comentario: el tiempo de respuesta mínimo de un minuto brinda resultados con mayor error. Recién a los tres minutos los datos son los de mayor precisión del sistema. Esto también es de interés para cualquier maniobra del buque propio, tras la cual debemos esperar tres minutos para confirmar la nueva situación con los demás buques.

Comentario: cuando se cambia la escala o la forma de la presentación, no se pierde el análisis.

2.5 Avisos Operacionales

Comentario: es el blanco que ingresa o blanco nuevo, el cual muestra un triángulo con el vértice hacia abajo, y destella. La zona de guardia la define el operador.


Comentario: ante un riesgo de abordaje, determinado por los límites de CPA y TCPA que el operador ingresa, el blanco cambia a color rojo y titila, mostrando un triángulo rojo. Esa es la manera de advertirnos. Además, suena la chicharra.

Comentario: es el caso del blanco perdido, del cual no se han podido reconocer cinco posiciones en los últimos diez barridos. Muestra un rombo que destella.

Comentario: se cancela la alarma con una tecla de confirmación.

2.6 Datos

Comentario: si bien el número de blancos analizados es de 20 o más, la pantalla no permite mostrar al mismo tiempo los datos alfanuméricos de todos ellos, por lo que se seleccionan para ver 2, 3 o más a la vez. Se da prioridad a los blancos en situación de riesgo. La numeración de los blancos es automática.

Comentario: son los seis datos característicos de la cinemática. Recordar que la demora se refiere a la marcación, para nuestro país.

Comentario: según la estabilización, la corriente integra o no el triángulo de velocidades, por lo que los datos de rumbo y velocidad del otro barco no serán iguales con estabilización al agua o al fondo.

Comentario: agrupa de a pares en forma lógica: marcación con distancia; CPA con TCPA; y rumbo con velocidad.


2.7 Maniobra de Prueba

Comentario: la simulación se hará colocando el nuevo rumbo y/o velocidad que se desea tener. En este caso, el término demora se refiere al tiempo que va a transcurrir hasta realizar la maniobra, el cual también se incluye en la simulación (retardo). En la pantalla puede aparecer la indicación de simulación (TRIAL).

Comentario: la simulación suele ser la anticipación o proyección de los cálculos cinemáticos, sin tener en cuenta los datos de maniobra de cada buque. Por ejemplo, no se ingresa el diámetro de la curva evolutiva, siendo igual el resultado de la simulación para buques grandes y pequeños.

Comentario: recordar que es solo una simulación, que la maniobra no ocurre en la realidad, lo que se cancela es la imagen de la simulación virtual.

2.8 Precisión

Comentario: note que la precisión trata de igualar a un buen operador radar que realice el punteo a mano. El equipo ARPA no mejora la precisión, pero es capaz de plotear continuamente una gran cantidad de ecos.

Comentario: la precisión inicial, luego de 1 minuto, es menor, ya que el eco se ha desplazado muy poco en ese lapso, no obstante, es necesario tener una idea anticipada del movimiento aproximado a la brevedad. Un operador manual no obtiene resultados antes de los 3 minutos.


Comentario: observamos que, luego de 1 minuto, el error en rumbo puede llegar a 15°, la velocidad puede ser de hasta casi 3 nudos distinta a la real, y la distancia de máximo acercamiento puede tener una imprecisión de 2 millas. Debe tomar estos valores considerando su poca precisión.

Comentario: la precisión mejora a los 3 minutos notablemente, y se mantiene mientras los buques no maniobren. Ahora los rumbos no difieren en más de 7,4°, las velocidades pueden estar equivocadas hasta en 1, nudos, y la distancia de acercamiento máxima difiere a lo sumo en 7 cables, para los casos típicos previstos.

Comentario: al variar el rumbo, la precisión se pierde. Es necesario esperar al menos 1 minuto luego del cambio para que el seguimiento se estabilice, ya que cada previsión del ARPA responde al análisis de hasta unas 20 posiciones anteriores (alrededor de 1 minuto de barrido).

Comentario: los sensores proveen los datos para los cálculos. En condiciones favorables, los errores del sistema ARPA no tienen que ser significativos en comparación con aquellos.

Comentario: cada equipo debe poder tomar los datos que necesita directamente de los sensores de los demás equipos, y no tomar información elaborada por el programa de aquel. Por ejemplo, si la velocidad proviene del GPS, calculada como velocidad con el fondo, no debe ingresar al ARPA como si fuera la velocidad de una corredera con respecto al agua.


Comentario: aún ante la falta de algunos sensores externos, debe ser posible el ploteo automático. Por ejemplo, si no hay indicación de velocidad de otro equipo, el ARPA debe permitir ingresar el dato manualmente.

Comentario: los sistemas ARPA tienen alarmas por falta de energía u otras causas de fallas del equipo. En cuanto a los programas de prueba, solo se cuenta con el sistema de simulación. Para controlar el trabajo del ARPA debemos realizar paralelamente un ploteo manual y comparar los resultados.

Comentario: para poder estabilizar al fondo del mar se requiere actualizar la entrada constante de la posición geográfica del buque.

Comentario: la velocidad que llega de un navegador satelital no es respecto del agua. Es un error común no contar con una corredera que pueda medirla.

Comentario: la corredera mencionada en este punto es del tipo Doppler, que toma el fondo como referencia. Una función particular del sistema es definir un eco puntual de posición conocida, como centro de referencia de posiciones (FIXED TARGET).

Comentario: es normal que cada modo de operación muestre su abreviatura en la pantalla.


Capítulo 3 Captación de blancos

3.1 Criterios generales

La captación de los blancos (ACQUISITION) es el primer paso en la tarea del sistema automático de análisis cinemático. Se trata de la asignación de ecos como objeto de este análisis. Estos objetos de interés para la prevención de abordajes deben ser embarcaciones, boyas, u otros elementos que se encuentren rodeados de agua y que puedan representar un riesgo para la navegación.

El sistema está preparado para evaluar el movimiento de ecos cuyo tamaño mayor pueda representar un gran buque o un pequeño islote, pero no analiza estructuras mayores, línea de costa, etc.

El sistema puede empezar a analizar falsos ecos, como los del oleaje o las lluvias, pero la condición de éstos de ser espurios (temporarios y variables) no permite que el ploteo continúe y se pierden los blancos.

La cantidad de ecos a analizar simultáneamente tiene un límite, lo que requiere una selección más precisa de los blancos más importantes a analizar. No obstante, aún una capacidad de análisis de 20 blancos ayuda a resolver los encuentros más dudosos a cada instante.

3.2 Captación Automática

En el modo automático de captación (AUTO ACQUIRE), el equipo queda atento a la aparición de ecos en la zona de búsqueda predeterminada. Esta zona puede ser simplemente un área circular alrededor del buque hasta una distancia máxima, o bien un sector más definido del horizonte, con distancias mínima y máxima de búsqueda.

Guardia sector 180°

Guardia 360°

Figura 3.1: Zonas de Guardia

Cuando un eco aparezca en la zona de guardia, se identificará con el símbolo de buque nuevo, y el seguimiento automático iniciará.

La restricción del sector en ángulo horizontal y en distancia se debe a que posiblemente queramos estar atentos prioritariamente por proa, o por estribor, por ejemplo, y a que deseamos que el ploteo automático inicie con antelación suficiente.


No obstante la limitación que coloquemos en nuestra zona, la cantidad de buques que aparezcan dentro de la misma puede superar el límite operativo, por lo que se hace necesario contar con criterios adicionales para su selección y descarte.

El manual de instrucciones del radar automático debe explicar cuál es el método para seleccionar los ecos a plotear y a descartar en tal caso. Como ejemplo veamos la figura siguiente:

IV

III

III

II

I

En este caso, el manual explica que la prioridad de análisis de los ecos está dada por el sector de avistaje.

El primer sector de selección automática para captación es el I, el de proa-estribor, le sigue el II, a proa-babor, luego el III, a proa del través, y finalmente el IV, hacia popa del través.

Esto indica que, de haber suficientes ecos a proa como para cubrir el máximo número de análisis simultáneo, no se tomarían los blancos de popa.

Es necesario conocer los criterios de elección automática del radar que utilizamos, ya que difieren entre los modelos.

Figura 3.2: Prioridad de captación por zonas.

3.3 Captación Manual

En el caso de seleccionar manualmente cada uno de los blancos a analizar con el sistema automático, será el operador quien decida el momento de inicio y qué ecos le interesa explorar en su movimiento. Este modo es recomendable, ya que hay un acompañamiento de parte del usuario y una intención definida en cada estudio. Por otra parte, este modo requiere mayor atención y disponibilidad de la persona de guardia. Si el operador necesita atender otras cuestiones simultáneamente, puede seleccionar el modo automático de captación.

Los modos de captación automática y manual no son excluyentes en algunos equipos modernos, por lo que pueden utilizarse al mismo tiempo.

Cuando elija un blanco para análisis de forma manual, lleve el cursor sobre él y presione la tecla de entrada. El sistema automático iniciará el seguimiento y mostrará los resultados de los cálculos a la brevedad.

3.4 Cantidad de blancos

La cantidad de blancos está determinada como de un mínimo de 20. Esta capacidad se considera suficiente para analizar el tráfico alrededor del buque, aún en zonas muy congestionadas.

Cuando la capacidad de análisis está saturada, el equipo indica de alguna forma que no hay memoria disponible. Si está operando en captación automática, utilizará los criterios que enuncia el manual, tomando siempre los 20 ecos prioritarios según tales criterios.

En fondeaderos muy concurridos, en canales boyados, o en zonas de pesca muy congestionadas, es posible que haya más de 20 blancos a analizar. Como es un requisito mínimo, existen equipos que lo superan, llegando a una capacidad de 100 ecos.


Aunque la capacidad sea muy grande, debemos tener en cuenta no sobrecargar la pantalla con información innecesaria, y cesar los ploteos de los ecos que ya no presenten riesgo.

3.5 Supresión de blancos

Los blancos analizados pueden dejar de seguirse cuando se estipule que no provocan riesgo. Esto lo realiza el operador en forma manual, seleccionando y suprimiendo cada blanco individualmente. Además, el sistema automático se verá obligado a suprimir blancos cuando, llegado al límite de capacidad de análisis simultáneo, aparezca un nuevo blanco en una zona prioritaria. El criterio en el equipo será el de suprimir el blanco menos riesgoso.

Para evaluar el riesgo de cada blanco, el sistema se basa en la zona en la que se encuentra, y/o en el CPA y TCPA del mismo (distancia mínima de acercamiento y tiempo que resta para ella).

3.6 Supresión por zonas

Así como pueden delimitarse las áreas de guardia para captar nuevos blancos, es posible crear zonas en la que no se capten blancos. Esto es común para los equipos cuya área de búsqueda no pueda por su forma eliminar zonas no deseadas.

Las zonas a eliminar son aquellas que no interesan a la guardia, o bien que con tenga líneas de costa, islas, etc, que puedan entorpecer el seguimiento del sistema, el cual puede tratar inútilmente de puntearlas como si fueran buques.

En la figura, un ejemplo de supresión.

Líneas de supresión

Figura 3.3: Supresión de zonas

3.7 Anillo de Vigilancia

Cuando se utiliza el anillo o aro de alarma o vigilancia, la alerta corresponde al momento en que un eco toca el anillo. De esta forma, cualquier eco que se encuentre inicialmente, o se capte por primera vez, a una distancia menor al anillo, no accionará la alarma.

Para poder utilizar adecuadamente el anillo de vigilancia, debemos colocarlo a una distancia de acuerdo al alcance en que probablemente podamos detectar los ecos que nos interesan. Por ejemplo, en altamar, si esperamos detectar grandes buques, es posible que pongamos el anillo en 6 millas, pero cerca de costa, con posibilidad de tráfico de embarcaciones menores, podemos colocar solo 3 millas. La distancia no debe ser exageradamente pequeña, ya que


nos avisaría cuando el eco se encuentre muy encima de nosotros. Se espera que a esa corta distancia la vigilancia visual sea más efectiva.

Capítulo 4 Capacidad y limitaciones de seguimiento

4.1 Seguimiento de blancos

Una vez adquirido cada blanco, el sistema tiene la capacidad de realizar un seguimiento del mismo, lo que implica memorizar cada una de las posiciones que se le asignan con cada barrido de la antena, para luego efectuar los cálculos cinemáticos.

Este rastreo no es sencillo, ya que cada eco no tiene nada en él que lo permita distinguir de los demás. El método que utiliza el sistema es el de identificación sucesiva por proximidad, o sea que asigna igual identidad a un eco si aparece muy cerca de aquél que tomó en el barrido anterior, dentro de una zona en la que predijo su aparición.

El monitoreo ocurre barrido a barrido. En el primer barrido llega un eco de regreso al radar en un momento determinado. Dicho instante determina el cierre de dos cuentas de tiempo distintas:

a) El tiempo que transcurrió desde que la antena pasó por la proa del buque, girando horizontalmente en el sentido proa-estribor.

b) El tiempo que transcurrió desde que el último pulso del radar partió de la antena y regresó a la misma.

Con el primer intervalo el equipo identifica la dirección de la que provino el eco. Con el segundo conteo el equipo calcula la distancia a la que se encontraba el eco. Ambas cuentas, en formato binario digital, se almacenan juntas como coordenadas instantáneas del eco, al que se identifica con un número correlativo y se guarda en memoria.

Figura 4.1: Memorización de dirección y distancia de un eco.

Tiempo desde que pasa la antena por la proa = DIRECCIÓN

Tiempo desde que parte el pulso hasta que regresa = DISTANCIA


Para un blanco nuevo adquirido, la primer posición se almacena y luego, con cada barrido, el sistema busca asociarla a una posición cercana. Para ello abre una “ventana de búsqueda”, al principio de tamaño mayor y alrededor del primer eco, y luego, a medida que se confirma la repetición del eco, de tamaño menor y con centro en una posición predeterminada de acuerdo a la trayectoria que los ecos anteriores van marcando. Si en cada barrido hay éxito de reconocer un eco como una posición posterior del anterior, la ventana se achica, hasta una medida mínima. Si en un barrido no hay éxito, y no se repite un eco en la zona de búsqueda, la ventana se agranda para el próximo escaneo. El seguimiento no se interrumpirá mientras se encuentre un eco asociado a los anteriores al menos cinco (5) veces en los últimos diez (10) barridos de la antena.

1

2

3

4

5

Movimiento resultante en la pantalla

Figura 4.2: Ventanas de búsqueda y reconocimiento

En la figura se aprecia un modelo de ventanas de búsqueda, en el cual los primeros 3 barridos secundarios fueron exitosos, mientras que el cuarto barrido no encontró el eco, por lo que volvió a ampliarse la ventana y encontró el eco en el barrido secundario numerado con 5.

Con la trayectoria observada en pantalla, tomada como movimiento relativo del eco (en modo movimiento relativo) o como su movimiento verdadero (en modo movimiento verdadero), el sistema completa los cálculos e informa sobre el movimiento propio del blanco, su distancia de mínimo acercamiento, etc.

4.2 Pérdida de blancos Blanco Perdido

El procedimiento explicado en el punto anterior se cumple mientras cada uno de los blancos monitoreados persista en el alcance del radar. Cuando el radar deja de detectar el eco más de 5 veces en los últimos 10 barridos, entonces ese blanco se pierde, y el operador es alertado por medio de una alarma.

Otras causas de pérdida del rastreo o seguimiento apropiado de un blanco son las maniobras súbitas que pueda hacer. Si el cambio de posición del eco en la pantalla cae fuera de lo previsto por el programa, o sea que no entra en las ventanas de

Figura 4 3: Blanco Perdido


búsqueda, entonces también se pierde el blanco. Un rápido cambio de rumbo y/o velocidad de ese eco pueden provocarlo.

Ante una pérdida de un blanco, y si se estima que tal pérdida es temporaria y que el blanco puede seguir detectándose normalmente, se debe volver a adquirir con otra identidad.

4.3 Permutación de blancos

La pérdida de un blanco también puede ser ocasionada por su yuxtaposición con otro eco distinto. Tal es el caso del cruce cercano de dos buques, o bien de un buque con el eco del retorno de mar o de lluvias.

Si el cruce se produce con una combinación adecuada de ventanas de búsqueda, puede ocurrir que los blancos permuten, o sea que ambos o alguno de ellos tome el movimiento calculado para el otro, mezclándose con él mismo. Esto provoca datos erróneos para el operador.

La permutación de blancos también ocasiona su pérdida final. Luego de ocurrir tal permutación, debemos volver a adquirir los ecos. Mientras tanto, no debemos confundir los movimientos y, dentro de lo posible, tener en cuenta el análisis realizado previo al inconveniente.

ANTES DEL ENCUENTRO LOS ECOS SE INTERFIEREN PERMUTA Y PÉRDIDA

Figura 4.4: Permutación de blancos

En la figura se observa en secuencia, cómo dos ecos analizados con sus vectores verdaderos provocan una confusión entre sí, resultando la pérdida de uno e indicaciones falsas en el otro.

4.4 Efecto sobre los datos presentados

Debido al fenómeno de permutación, los datos que el sistema provee sobre cada blanco son alterados. Se muestran distintos sus rumbos y velocidades, sus distancias de acercamiento y sus tiempos de acercamiento.

Ante una permutación de blancos, debe esperarse que los ecos se separen, luego volver a adquirirlos para reiniciar el seguimiento. El sistema no cuenta con interrupción momentánea del análisis, el análisis debe ser siempre continuo, con sólo algunos barridos fallidos, como se expresó anteriormente.


Capítulo 5 Retardos de tratamiento

5.1 Retardo inicial

No es posible, aún para un sistema automático de alta velocidad de procesamiento, resolver los cálculos matemáticos de inmediato. Por una parte, hay un retardo natural ya que las velocidades promedio de las embarcaciones en función de las distancias a las que se encuentran y la relación de cruce con nuestro propio barco, hacen que el movimiento relativo en la pantalla sea más bien lento, o sea difícil de diferenciar una posición de la anterior. Por otra parte, no es seguro tampoco considerar como resultados válidos muy pocas observaciones, ya que un mínimo error en las mediciones llevaría a un error significativo en los resultados. Para que el sistema pueda tener una mínima exactitud aceptable, se requiere una buena cantidad de observaciones o barridos sucesivos. Por ejemplo, observar no menos de 20 detecciones, lo que a la velocidad de barrido normal del radar implica un tiempo de aproximadamente 1 minuto. Es por esto que las normas aceptan que los sistemas ARPA demoren 1 minuto para presentar los primeros resultados. Aún más, los resultados con menos error se requieren luego de 3 minutos de seguimiento. Este retardo inicial es común a todo tipo de blancos, independientemente de su tamaño o situación.

vector sin actualizar5.2 Retardo al maniobrar

Es sabido que todo sistema de análisis cinemático del tipo ARPA requiere como condición esencial que los buques en cuestión, tanto el propio como el observado, NO VARIEN SUS RUMBOS NI VELOCIDADES. De haber un cambio de rumbo o velocidad por parte de alguno de los buques, los resultados serán falsos. Durante todo el seguimiento los buques deben seguir a rumbo y velocidad. Esto implica que, durante tales maniobras, se observará que los vectores varían, y no se vuelven a estabilizar sino hasta luego de aproximadamente 1 minuto de finalizada la maniobra y estabilizada la nueva situación.

movimiento real

Figura 5.1: Cambio de rumbo de otro buque

Puede entenderse, en tal caso, que luego de una maniobra del otro buque, comienza un período de retardo inicial, como si recién fuera adquirido. Asimismo, también puede concluirse que, ante una maniobra del buque propio, se están reiniciando todos los análisis desde un comienzo, como si recién se arrancara el sistema, dado que un cambio en el movimiento propio afecta la totalidad de los blancos.


vector sin actualizar

cambio de rumbo

movimiento real

Figura 5.2: Cambio de rumbo del buque propio

Es común que, al maniobrar el propio buque, los vectores de los buques analizados en situación de cruce aparezcan como girados hacia nosotros, creando la sensación temporaria de que la maniobra no ha sido acertada. Esta demora en volver a estabilizar la situación puede crear confusión.

Realice la maniobra y espere al menos 1 minuto para volver a evaluar los resultados automáticos del sistema ARPA.

5.3 Máxima precisión

Por lo dicho en las secciones anteriores, se desprende que la mejor precisión se obtendrá, de acuerdo a la normativa internacional, a los 3 minutos de iniciado el análisis, o bien a los 3 minutos luego de estabilizarse los movimientos posteriores a una maniobra. La precisión máxima obtenida será al menos la indicada en la resolución O.M.I, sección 3.83. Si observamos la precisión exigida en relación al punto de aproximación máxima, vemos que se justifica un error de hasta 0,7 millas, para los casos de cruces 3 y 4, de alto riesgo. Ello indica que nuestro margen de seguridad, límite de acercamiento considerado seguro, no debiera de ninguna forma ser menor de 1 milla: si a nuestro margen de 1 milla le aplicamos una corrección por error de 0,7 millas más cerca de nuestro buque, finalmente la distancia mínima se reduciría a 0,3 millas (3 cables). Si además se sumaran otros errores de otras fuentes probables, la distancia real final de pasaje mínima sería aún menor que ello. Si, por otro lado, en tal caso solo hubiéramos previsto media milla de margen de seguridad límite, el error podría provocar la colisión. Debemos tener en cuenta que el sistema radar-ARPA no posee una precisión minuciosa que nos permita planificar maniobras de pasaje de muy corta distancia, debido a la naturaleza de su funcionamiento. BIBLIOGRAFIA

1. “Manual de Navegación”, Tomo I, Diego Armando Sánchez et al, Escuela Naval Militar, 1ª edición, Río Santiago, 2008.

2. “Automatic Radar Plotting Aids”, Juan José Barreiro Filgueira, Colegio de Oficiales de la Marina Mercante Española, Iberediciones SRL, Madrid, 1994.

3. Resolución O.M.I. aa.823 (19) (23/11/95).

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