TECNOLOGA MARINA. LA NAVEGACIN

Los ocanos del planeta son muy importantes para la humanidad por su potencial en la produccin de alimentos, por las posibilidades de explotar sus recursos minerales, por las facilidades que ofrecen para mejorar la comunicacin entre los pueblos y por lo tanto, su comercio, y por permitir el establecimiento de nuevas industrias, como la turstica, entre otras.Para lograr el aprovechamiento de los recursos que los mares ofrecen al hombre, ha sido necesario desarrollar los conocimientos cientficos y tecnolgicos en su conjunto, y se puede considerar que esto se ha logrado en los ltimos 50 aos, en que se empez a contar con la tecnologa necesaria para cosechar las riquezas del ocano.La tecnologa marina ha presentado un desarrollo acelerado y actualmente cuenta con sofisticados sistemas de navegacin; barcos de diferentes diseos y tamaos que cada vez proporcionan mayores ventajas al hombre; puertos de distintos tipos y categoras, pero cada vez ms funcionales, y un sinnmero de industrias que aprovechan los recursos marinos, como las actividades tursticas y las industrias qumica, petrolera, de la joyera, pesquera y naviera.El avance de la tecnologa marina ha permitido realizar construcciones bajo las aguas del mar, como es el "tnel subacutico" que une las islas japonesas Henshu y Hokaido, considerado como el ms largo del mundo con sus 54 kilmetros de longitud, que entr a funcionar en 1987 al ser recorrido por los trenes "shinkansen" con destino a Sapporo y Hokaido, y cuyo costo se calcula en 3 000 millones de dlares.Otra gran obra es la prxima construccin de un tnel bajo el Canal de la Mancha, que consiste en dos tneles paralelos de 50 kilmetros de largo por donde circular un sistema de trenes que atravesarn el canal en 30 minutos, reduciendo en casi 3 horas el viaje entre Pars y Londres. Se ha estimado que esta obra se terminar en 1993 y su costo ser de 3 300 millones de dlares, siendo las compaas encargadas de la construccin la britnica Channel Tunnel Ltd. y la francesa France Manche S.A.; en el proyecto se est estudiando la posibilidad de construir otro tnel intermedio por el que circularan automviles y camiones.LA NAVEGACINSe considera que la navegacin es tan antigua como la propia humanidad y su desarrollo, al igual que el de otras ciencias y tecnologa, ha presentado una evolucin que ha corrido paralela a la del hombre.La navegacin se podra definir como el proceso de dirigir los movimientos de un vehculo, generalmente un barco o un avin, desde un punto a otro de la Tierra. Para trasladar el mvil se presentan mil problemas que el hombre debe resolver, por ello ha desarrollado una serie de conocimientos cientficos y tecnolgicos que le permiten hacerlo con seguridad, lo que a veces es interpretado como un arte, de forma que al navegante se le considera como tcnico y artista.La navegacin puede realizarse en ambientes diferentes, entre los que se pueden mencionar, segn el caso: la navegacin martima, la submarina, la area y la espacial, y en cada una de ellas se precisa de la ayuda de algunas ciencias, que en este sentido pueden dividirse en:navegacin plana,aquella que utiliza los principios de la geometra y de la trigonometra para resolver el problema de la situacin del vehculo;navegacin astronmica,la que toma las bases de la astronoma y de la trigonometra esfrica, y lanavegacin electrnica,que emplea aparatos electrnicos.Todos estos tipos de navegacin presentan el mismo problema, que consiste en determinar, con la mayor exactitud posible, la posicin geogrfica que presenta el mvil, en un momento dado, para calcular el rumbo a seguir y llegar al lugar de destino. Por esto el hombre sinti la necesidad de contar con algn mtodo que le permitiera conocer la direccin o rumbo que haba de dar a su embarcacin, saber el tiempo que necesitaba para llegar a su destino, y determinar dnde se encontraba cuando navegaba a la vista de la costa. Entonces, en forma rudimentaria, aparecieron los primeros instrumentos y con las descripciones de los navegantes y viajeros se inici la cartografa.El primer instrumento que se cree que fue utilizado para la navegacin es la brjula, considerndose que los noruegos, en el ao 868, fueron los primeros en hacerlo para orientarse en sus viajes hacia Islandia; sin embargo, el primer reporte escrito en cuanto a su fabricacin se encuentra en la literatura china del ao 424 a.C. y la primera noticia sobre el uso de laaguja imantadacomo ayuda para navegar est en un informe del ao 1115.El conocimiento de la propiedad magntica de atraer el hierro data de fechas anteriores, pero slo en el sigloXIse descubri su particularidad de orientarse siempre en el mismo sentido, indicando la direccin del Polo Norte; aos despus, laaguja magnticabasada en este principio y mejorada en muchos aspectos, ya que es simplemente una brjula ms sensible y perfeccionada, sigue siendo un instrumento de vital importancia para las embarcaciones que se adentren en los mares, puesto que al sealar continuamente al norte se puede calcular el rumbo que lleva el barco. El norte que marca la aguja magntica no es el norte geogrfico sino el magntico.El descubrimiento de las propiedades del giroscopio, aparato que permite que la aguja gire, ocasion que se creara elcomps giroscpicocon una aguja magntica que puede girar en cualquier direccin y por lo tanto no es desviada por las estructuras metlicas de la embarcacin. La gravedad hace que se mantenga el giroscopio horizontal y la rotacin de la Tierra lo orienta hacia el norte.En el sigloXIIeste instrumento es introducido en Europa por los rabes, cuando con sus flotas dominan el Mediterrneo, teniendo que realizar viajes lejos de la costa. Se piensa que adems utilizaban los astros para orientarse, aunque en forma inexacta, ya que haban elaborado detalladas cartas astronmicas.Durante varios siglos las cartas han ido evolucionando y su elaboracin pas por las fases de arte y arte-ciencia, hasta que lleg a ser la "ciencia de hacer cartas nuticas". Unacarta nuticaes el mapa que tiene como finalidad la representacin de zonas martimas y costeras, con objeto de facilitar la navegacin.Las antiguas cartas nuticas eran simples croquis o dibujos de mayor o menor exactitud, cuyo nico objeto era el de que el piloto localizara el sitio de la costa por el que navegaba, pero no era posible calcular las distancias y hasta el sigloXVI, cuando el astrnomo belga Mercator descubri las "latitudes crecientes", no se pudo hacer este clculo. Mercator represent en sus cartas a los meridianos por lneas verticales y los paralelos por lneas horizontales.En la actualidad, las cartas que se usan para la navegacin contienen una suma de datos y referencias que cubren los tres puntos bsicos de: rumbo, distancia y situacin, adems de proporcionar otras numerosas informaciones, como por ejemplo profundidades, tipo de fondo, mareas, corrientes, etctera.Los instrumentos que ayudan a la navegacin tambin han evolucionado con el tiempo y para que una embarcacin pueda cumplir con los programas para los que ha sido construida y proyectada, se hace necesario que su tripulacin est auxiliada por una serie de instrumentos cada vez ms numerosos y complejos, que se pueden agrupar en: de navegacin, de observacin, de medicin, de carga, de mando, de clculo y de comunicaciones.Entre los denavegacin,uno de los primeros que se utilizaron fue el astrolabio plano, antecesor del cuadrante y ste del sextante que en la actualidad se sigue empleando. El astrolabio, conocido desde el sigloIIIa.C. por los egipcios y griegos, fue introducido en la navegacin por los musulmanes; consista en un crculo proyectado sobre el plano del ecuador con el centro de proyeccin en el polo sur. En el otro extremo contaba con una regla mvil provista de un anteojo llamado "alidada", con la que se poda calcular la altura de un astro sobre el horizonte; as, con este instrumento era posible determinar la latitud mediante la sombra del Sol en el da y con las estrellas durante la noche.Actualmente los instrumentos de navegacin son de dos tipos: los que se emplean para el trazado y la observacin y los de medida.Los de trazado son instrumentos de dibujo, como el comps, muy parecido al corriente, pero que presenta en ambos brazos puntas de acero; est diseado para manejarlo con una sola mano y se utiliza para medir distancias sobre las cartas de navegacin.Para determinar el rumbo y el tiempo de navegacin se emplea el transportador, con el que se miden los ngulos sobre las cartas. Existen varios modelos, pero el ms usado suele ser cuadrado o rectangular, para facilitar el paralelismo con los meridianos y paralelos de la carta; generalmente est construido con material transparente y provisto de un hilo que elimina el uso de reglas; las escalas de graduacin varan, pero se emplea ms la sexagesimal.En las cartas nuticas estn dibujadas las "rosas" que permiten los rumbos y para ello se utilizan las reglas paralelas: dos reglas unidas por medio de una articulacin, que se pueden cambiar fcilmente de lugar en la carta y relacionar los datos que proporcionan las rosas.Actualmente el comps, el transportador y las reglas han sido unidos en un solo instrumento, el tecngrafo, que tiene mayor facilidad en su manejo y alcanza mayor precisin, lo cual es importante, porque una falla en los clculos puede tener consecuencias graves.Los principales instrumentosde observacinson los prismticos, el sextante y el radar. Los prismticos deben ser de poco aumento y de gran luminosidad para que no cansen la vista; los ms comunes suelen ser los de 7 x 30 y 7 x 50 y tienen una cubierta de hule para protegerlos, sobre todo en das del mal tiempo.Para medir la altura de los astros sobre el horizonte y concretamente la del Sol, se utiliza el sextante, instrumento que permite medir la distancia angular entre dos puntos cualesquiera usando un rayo de luz reflejada que hace ngulo con el de luz incidente, lo cual sirve para conocer la altura, la declinacin y la latitud aproximada, y hace que de esta manera pueda calcularse la posicin exacta de la embarcacin.Despus de la aparicin del sextante los sistemas de navegacin sufrieron un estancamiento y fue hasta la segunda Guerra Mundial cuando se iniciaron los grandes progresos, pudindose hacer la navegacin cada vez con mayor exactitud gracias a la aparicin del radar.El radar es un aparato electrnico que por medio de ondas radioelctricas que forman el llamado "haz de radar", que acta como explorador, seala la presencia de cualquier objeto de dimensiones apreciables que se encuentre entre la embarcacin y el lmite de alcance del aparato. Consta de un emisor de alta potencia que manda microondas en 2 000 impulsos separados por segundo, una antena giratoria que permite explorar 360 del horizonte, un receptor de los ecos y una pantalla fluorescente en la que aparecen en forma de puntos luminosos los objetos detectados.Para su funcionamiento utiliza ondas muy pequeas, que se propagan en lnea recta a una velocidad de 200 000 kilmetros por segundo y que tienen la propiedad de regresar al emisor si rebotan en algn objeto; midiendo el tiempo entre la emisin de la seal y la recepcin del eco se conoce la distancia a que se encuentra; adems, por la direccin de las ondas se puede conocer la situacin del objeto.Como las ondas emitidas por el radar atraviesan la niebla, es un aparato muy til para la navegacin en tiempos nublados, al detectar en condiciones de visibilidad nula todo objeto que est cerca de la embarcacin, como boyas, rocas, faros, etctera.En la actualidad algunos barcos han adquirido dimensiones tan grandes que es imposible dominar con el radar el espacio prximo a ellos, lo cual les ocasiona riesgos de accidentes y averas graves. En estos casos se hace necesaria mayor precisin y el circuito cerrado de televisin se convierte en un elemento indispensable para estas embarcaciones de gran tamao, que llevan cmaras de televisin en puntos estratgicos para transmitir al puente lo que ocurre en las reas ms cercanas al barco.En pocas ms recientes los sistemas de navegacin se han mejorado con la incorporacin de las "radio ayudas", estaciones que permiten conocer la situacin de la embarcacin empleando aparatos electrnicos que emiten ondas de radio constantemente a una velocidad de 300 kilmetros por segundo y en todas direcciones, las cuales pueden ser captadas por los receptores de los barcos.Entre las ms conocidas estn el "Lorn", el "Decca", el "Omega", que tienen estaciones en diferentes partes del planeta.El Lorn consta de dos sistemas, el "A" que cubre el hemisferio occidental, con estaciones en Europa, Ocano Pacfico, Mar de China y Filipinas, y el "C", con red de estaciones en la costa oriental de los Estados Unidos, norte de Europa, Mediterrneo, Alaska, Mar de Japn, Hawai y sudeste de Asia.El Decca, que tiene un alcance de 250 millas con exactitud de 150 metros de da y 800 de noche, cubre todo el norte de Europa, Golfo de Vizcaya, Golfo Prsico, Golfo de Bengala, oriente de Canad y Estados Unidos y el Mediterrneo.El ms utilizado es el Omega, que es un sistema de navegacin que opera a muy baja frecuencia pero a distancias muy grandes y con slo seis estaciones emisoras situadas a 6 500 millas de distancia unas de otras y dos de reserva, sincronizadas por un reloj atmico, se cubre todo el globo terrqueo.Uno de los sistemas que cada da se usa ms, sobre todo en los grandes barcos, como los petroleros, los atuneros y los de investigacin, es el sistema de navegacin por satlite, el cual elimina problemas de nubes, niebla y tormentas elctricas, as como dificultades de propagacin de las ondas.Este sistema emplea un satlite artificial puesto en rbita para este fin, el cual emite una seal de radio en frecuencia que es registrada por un receptor en el barco. El sistema est formado por cuatro satlites que aseguran el clculo de la posicin de un mvil en cualquier lugar de la Tierra.Los satlites registran los datos en su memoria y los transmiten cada dos minutos, lo que permite que las embarcaciones se siten con gran precisin, siendo las posibilidades de error slo de algunos metros. De este modo se puede localizar un punto especial del ocano con mucha seguridad, por lo que este sistema es de gran utilidad en investigacin, aunque tiene una sola desventaja: su alto costo.Tambin en la actualidad se encuentra en fase experimental el llamado "giroscopio lser" o "girolser", que tiene la ventaja de no tener partes mviles, no ser sensible a la aceleracin y presentar alta resolucin y elevada estabilidad. Consiste en una base triangular rodeada por tres espejos sobre los que convergen dos rayos lser que dan a conocer con mucha exactitud la posicin de su nave.Los instrumentosde medicinson todos aquellos que aportan las dimensiones de alguna magnitud importante, como los que permiten estimar la distancia recorrida por el barco y su velocidad y los que se usan para medir la profundidad.El clculo de las distancias se haca, en un principio, de modo arbitrario cuando el piloto observaba correr algn objeto que lanzaba al agua a lo largo del casco y estimaba la velocidad "a ojo". Al inventarse las correderas se pudo apreciar mejor el desplazamiento de la embarcacin, ya que son instrumentos que indican la velocidad y la distancia recorrida por el barco.Las correderas clsicas constan de una hlice que acciona un cuentavueltas graduado en millas, se fija en popa y mide la velocidad y la distancia recorrida segn el nmero de vueltas. En la actualidad este principio ha permitido disear correderas mecnicas y electromagnticas.La profundidad, que antes se media con el escandalo, consistente en un plomo unido a un cordel, se mide ahora con los sondadores sonoros y ultrasonoros, que transmiten el sonido en el agua con una velocidad ms o menos constante, dirigido verticalmente hacia abajo; al llegar al fondo se refleja hacia arriba y el eco llega nuevamente al aparato, lo que permite medir la profundidad sin detener la marcha de la embarcacin. La medida de profundidad tambin sita aproximadamente la posicin del barco, ya que las cartas marinas tienen indicadas las profundidades por zonas en metros o en brazas, as como la naturaleza del fondo.Otro tipo de instrumentos son losde carga,destinados a calcular las condiciones de calado y estabilidad que va a presentar la embarcacin despus de completar las operaciones de carga y de distribuir los pesos de manera determinada. Entre estos instrumentos se incluyen tambin los que por medios neumticos indican el nivel de lquidos, como el combustible y el agua que se cargaron para las travesas.Entre los instrumentosde mandoque son utilizados para la transmisin de rdenes y la operacin o mando de barco, se encuentran los telfonos de mquinas y de maniobras y los mandos del timn.Los telfonos de mquinas y maniobra sirven para transmitir las rdenes desde el puente de mando al cuarto de mquinas o al puesto de maniobra de popa.Si el barco lleva comps magntico, el mando del timn es siempre la clsica o tpica rueda que, por medio de algn mecanismo de vapor, elctrico, hidrulico o combinacin de ambos, mueve el timn hacia el lado conveniente. Si el barco lleva un comps giroscpico o sistemas electrnicos de navegacin, como tiene mayor fuerza motriz puede llevar un sistema de autogobierno o piloto automtico, con el que, al poner el barco en rumbo, l mismo se ajusta segn lo programado durante todo el tiempo que sea necesario.Los instrumentosde clculoson todos los aparatos, tablas y calculadoras que se han ideado para simplificar los clculos de navegacin, aunque ninguno de ellos ha tenido una verdadera aceptacin; sin embargo, actualmente con la utilizacin de las computadoras electrnicas en los barcos se puede conseguir el total automatismo de estos clculos.En relacin con las comunicaciones, aparte del sistema de banderas del Cdigo Internacional de Seales para comunicaciones rpidas entre barcos a la vista, la mayora se hacen por medio de radio en ondas cortas o segn la distancia.Los aparatosde comunicacionesdedicados a estas actividades son transmisores y receptores que permiten la comunicacin entre barcos o entre stos y las estaciones costeras unidas a la red terrestre. La mayor parte del servicio se hace por medio de telegrafa, aunque actualmente se est empleando la radiotelefona, especialmente para distancias cortas.Las caractersticas de la costa son una de las preocupaciones ms importantes para el navegante y resulta relativamente fcil observarlas durante el da, siempre que ste sea claro, pero es difcil durante la noche, por lo que se hace necesaria la ayuda de ciertas seales luminosas con propiedades especiales.

Figura 3. Diferentes tipos de instrumentos que se utilizan en la navegacin.Estas seales o marcas forman en conjunto el denominado "balizamiento" y se identifican durante el da por su forma y color y durante la noche por medio de luces distintivas. Aunque todas estas seales se podran agrupar bajo el nombre genrico de balizas, se distinguen cuatro tipos principales: faros, buques-faro, balizas y boyas.Los faros son edificaciones de piedra, cemento o metal, construidas en lugares destacados y prominentes de la costa, islas o bajos adyacentes; en su parte superior tienen la luz o linterna, en cuyo interior estn los mecanismos que producen las seales y que est compuesta por el foco luminoso, el sistema ptico y el mecanismo que determina las caractersticas de la luz.El origen de los faros es muy antiguo: se considera al Faro de Alejandra como el primero de su especie y data de hace 22 siglos; su construccin era tal que fue incluido entre las siete maravillas del mundo. El Coloso de Rodas, otra maravilla de la Antigedad, serva tambin de faro, y actualmente se cuenta con faros tan hermosos y famosos como la Estatua de la Libertad del puerto de Nueva York.Se pueden clasificar los faros en dos grandes categoras, aquellos que estn destinados exclusivamente a indicar la entrada de las bahas, puertos, etctera, y los que rodean o sealan algn peligro, generalmente una roca aislada o unos arrecifes ms o menos alejados de la costa. Su alcance vara segn la importancia de los faros. Los ms poderosos son los de luces de situacin sobre las costas. Su luz, si el tiempo est despejado, se observa a ms de 50 kilmetros de distancia; pero como siempre se trata de luces de destellos, la intensidad luminosa del "escabozo", como dicen los marinos, es visible desde ms lejos.Los buques-faro son embarcaciones de construccin especial que tienen un faro a bordo y permanecen fondeados en lugares particularmente peligrosos o difciles de balizar por otros medios; el faro es semejante al terrestre y el barco dispone de todos los elementos necesarios para la produccin de energa. En la actualidad estn siendo sustituidos por grandes torres metlicas que se fijan en el fondo el mar.Los faros y los buques-faro estn provistos de potentes sirenas de niebla, operadas por aire comprimido, que suplen a la luz del faro en tiempo de niebla o cuando la nieve intercepta esta luz.Las balizas son de menor tamao que los faros y pueden estar en tierra o a flote, no tienen personal para su cuidado y se emplean para sealar las orillas y los ejes de los canales navegables. Su forma puede variar desde la torrecilla de concreto, hasta una simple percha, sobre la que se coloca un penacho de ramas de rbol. Las balizas que estn provistas de una luz desempean la misin de pequeos faros.Las boyas son flotadores de forma y color determinado que se emplean para marcar los canales de navegar y los peligros aislados de acuerdo con un sistema internacional que indica la luz, la forma y el color; su luz funciona por medio de bateras o con tanques de acetileno o gas y pueden estar provistas de campanas y de silbatos.Es precisa una extrema vigilancia de todo este material de sealamiento para mantenerlo en magnfico estado y as evitar los embates del mar que siempre son peligrosos.Con todos estos aparatos y medios, la navegacin se ha ido caracterizando en diferentes tipos, por ejemplo, lanavegacin de estima,en la cual sobre las cartas nuticas se estima la situacin del barco aplicando frmulas de trigonometra. Este tipo de navegacin sirve para conocer de manera aproximada los movimientos de la embarcacin, por lo que se tiene que calcular cada hora y completar con mtodos astronmicos, o por algn sistema electrnico.Lanavegacin costeraes la que se realiza a la vista de la costa y tomando algunas caractersticas de sta como referencia. Est basada en las cartas nuticas y en los lugares geomtricos o lneas de posicin.Laradionavegacincomprende los sistemas que se basan en las seales de radio que se emplean para calcular la posicin de la embarcacin, y ha sido la base para desarrollar los sistemas denavegacin electrnicaque actualmente se utilizan y que son los radiofaros, los radiogonimetros y el sistema Consol o Consolan.Por ltimo, cada da se desarrolla ms lanavegacin por satliteque exige aparatos complicados y personal experto en su operacin.sta es una descripcin de la navegacin actual y no es posible predecir cules sern las variaciones en un futuro lejano, porque es probable que las tcnicas de navegacin area y espacial introduzcan nuevos conceptos que cambien los sistemas de navegacin martima. Al mismo tiempo, estn en fase experimental nuevos tipos de embarcaciones que exigirn ideas nuevas.El ocano debe tener al menos 1.850 m de profundidad para que las ondas sonoras devuelvan el eco del fondo en lugar de refractarse de vuelta a la superficie, reduciendo la prdida del fondo el rendimiento. En las condiciones adecuadas estas ondas sonoras se concentrarn cerca de la superficie y sern reflejadas de vuelta al fondo repitiendo otro arco atx. Cada foco en la superficie se denomina zona de convergencia, formando un anillo en el sonar