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Capítulo III
Instrumentos de Navegación
Llamamos instrumentos de navegación a los utilizados en su trabajo por los
pilotos náuticos. La finalidad del pilotaje o navegación es determinar la posición
presente así como el rumbo y velocidad óptimos para llegar al punto de destino.
Hay una cantidad enorme de instrumentos de navegación. En este tema
abarcaremos solamente los relacionados con la navegación astronómica. Entre las
herramientas utilizadas a lo largo de la historia por los pilotos náuticos están:
3.1 Mecánicos y publicaciones para Navegación Astronómica.
3.1.1 Sextante.
El sextante es un instrumento que permite medir ángulos entre dos objetos tales
como dos puntos de una costa o un astro –tradicionalmente, el Sol- y el horizonte.
Conociendo la elevación del Sol y la hora del día se puede determinar la latitud a la que
se encuentra el observador. Esta determinación se efectúa con bastante precisión
mediante cálculos matemáticos sencillos de aplicar. El nombre sextante proviene de la
escala del instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un
círculo completo.
De todos los instrumentos astronómicos, es el mejor adaptado para los uso del
navegante, por su facilidad de transporte y sencilla manipulación, que proporciona sus
datos en un mínimo de tiempo.
3.1.1.1 Partes del Sextante.
Está constituido por un sector circular de metal (antiguamente era de marfil) de
un arco de 60º, el cual puede medir ángulos hasta 120º. Lleva una alidada que gira
alrededor del centro de la circunferencia que corresponde al sector y sobre el cual se
lee la altura del astro sobre el horizonte en grados. La alidada tiene sobre el eje de giro
un espejo que gira con ella, llamado espejo grande o espejo índice; el soporte del
espejo lleva un tornillo para rectificar la perpendicularidad del mismo. El sector tiene
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firme a él un espejo, llamado espejo chico o espejo de horizonte, la mitad azogado y la
mitad transparente; el soporte lleva dos tornillos, uno para rectificar la perpendicularidad
del mismo y el otro para el ajuste del paralelismo de dicho espejo con el espejo grande.
El brazo de la alidada lleva, además, un soporte para acoplar un anteojo, cuyo eje es
paralelo al plano del limbo.
El limbo del sector está graduado con un valor doble del que corresponde al arco
del sector. El punto inicial o cero de la graduación del limbo corresponde al momento en
que la posición de los dos espejos, grande y chico, es paralela una a la otra. La alidada
lleva también un cero en una graduación, que al coincidir con el cero del limbo,
moviendo la alidada, es cuando los dos espejos son paralelos. En la parte baja de la
alidada lleva un tambor para verificar la lectura de los minutos y fracciones de minuto,
realizándose la de los grados directamente sobre el limbo. En los sextantes antiguos en
la parte baja del limbo tienen un nonio o nonius para realizar la lectura de los minutos y
segundos de arco. Dicho nonio lleva una lupa incorporada para poder leer la escala.
El tambor de la alidada se mueve por medio de un husillo micrométrico que
engrana en una cremallera situada detrás del limbo, manteniéndose engranado a éste
por medio de un muelle que fija la alidada al limbo. Para mover la alidada, cuando se
desplaza un ángulo grande, se aprieta la palanca de resorte con lo cual, al aflojarse la
presión del muelle, se desengrana el husillo de la cremallera. Para pequeños
movimientos de la alidada se gira el tambor micrométrico.
Para medir las alturas de Sol, delante del espejo grande hay unos vidrios de color
que amortiguan la intensidad de los rayos solares a fin de que no dañen la vista,
llamados modificadores. Delante del espejo chico hay un juego de modificadores que
sirven para amortiguar el reflejo de los rayos del Sol sobre el horizonte.
El sector lleva un mango o empuñadura para tomar el sextante con la mano
derecha para efectuar las observaciones. Dentro del mango hay una pila que sirve para
alumbrar una bombilla situada en el tambor para leer las observaciones nocturnas.
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Por lo tanto consta de las siguientes partes:
1. Sector o cuerpo.
2. Limbo.
3. Alidada.
4. Espejo grande.
5. Espejo chico.
6. Anteojo.
7. Vernier o Tornillo de tangencia.
Figura 3.1 Partes del Sextante.
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3.1.1.2 Errores del Sextante.
El sextante tiene dos clases de errores:
1. Los ajustables, que pueden ser notados y corregidos por el observador
directamente. Entre ellos encontramos los siguientes:
a. Error de perpendicularidad del espejo grande.
b. Error de perpendicularidad del espejo chico, que se llama “error de lado”.
c. Error de índice; cuando el espejo chico no queda paralelo al grande, al
estar la alidada en cero.
d. Error de colimación; cuando la línea de la mira del anteojo no está paralela
al plano del limbo.
2. Los no ajustables, que a pesar de ser notados por el observador no pueden ser
eliminados sino por el fabricante o técnicos mecánicos expertos. Entre los
principales errores tenemos los siguientes:
a. Excentricidad.
b. Graduación.
c. Prismático.
3.1.1.3 Uso del Sextante.
El sextante se usa para:
a. Observación de la altura del sol o luna.
b. Observación de la altura de una estrella o planeta.
c. Observación de la altura meridiana de un astro.
d. Medición de ángulos entre objetos o puntos terrestres.
e. Determinados trabajos en hidrografía.
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3.1.1.4 Correcciones a las alturas de astros tomados con el Sextante.
Sabemos que la altura de un astro es el ángulo formado en el centro de la Tierra,
medido en el vertical del astro entre el horizonte verdadero y el astro.
En resolución del triángulo de posición, es esta altura verdadera, la que se
emplea en los cálculos, pero la altura del astro que se mide con el sextante se forma en
el ojo del observador entre la visual al horizonte de la mar, o visible, y la visual del astro.
Luego las alturas medidas directamente no están en condiciones para emplearlas en el
triángulo de posición, sin antes convertirlas en ángulos al centro de la Tierra, es decir en
Altura Verdadera.
Para reducir la altura tomada con el sextante, llamada Altura Instrumental a
Altura verdadera se le efectúan cinco correcciones:
3.1.1.4.1 Error instrumental o de índice (Ei).
Este error es debido al instrumento mismo. Se debe determinar antes de cada
observación, y si fuera posible, después de ella, para aplicar el Ei medio con su signo,
se sumará al ángulo medido si la alidada está a la derecha de 0º y se restará si está a
la izquierda, a la “Altura instrumental” (Ai) y obtener la “Altura observada” (Ao).
Ei±Ai=Ao
3.1.1.4.2 Refracción.
Por física sabemos que un rayo de luz que pasa oblicuamente de un medio
menos denso a otro más denso se desvía de su dirección primitiva acercándose a la
perpendicularidad, y , contrariamente, al pasar de un medio más denso a uno menos
denso se desvía alejándose de la perpendicularidad. Esta desviación o inclinación de un
rayo de luz a su paso de un medio a otro de diferente densidad se denomina
“Refracción”.
Como nuestra atmósfera puede considerarse compuesta de un gran número de
capas concéntricas de aire, cuyas densidades van aumentando a medida que se
aproxima a la superficie terrestre, en consecuencia, la refracción atmosférica hace que
los astros no aparezcan en su verdadera posición sino que a una altura mayor que la
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verdadera, y de aquí que el signo de esta corrección sea siempre “Negativa” o sea es
el ángulo que forma la posición aparente del astro con la real.
El valor de la refracción varía de acuerdo con la densidad de la atmósfera, la cual
a su vez, depende principalmente de la presión atmosférica y de la temperatura, y en
menor escala de otros factores. Las correcciones tabulados por refracción, son los
promedios par condiciones “normales” (presión atmosférica 762 m/m y temperatura
10°C). Las correcciones por presión atmosférica y por temperatura vienen en las tablas
N° 23 y 24 de Bowditch, y tabla A4 del Almanaque Náutico.
Estas correcciones, por pequeñez se usan rara vez, aunque siempre deben
usarse, especialmente cuando la altura sea menor de 10°. Debido a la irregularidad de
la refracción es por lo que se evitan las alturas pequeñas.
3.1.1.4.3 Depresión (Dip).
Horizonte es el círculo que rodea al observador donde parece juntarse el cielo
con el mar; este círculo es lo que se llama horizonte visible o de la mar. Este círculo
aumenta o disminuye de radio de acuerdo con la elevación del ojo del observador (Eo).
Por lo general el ojo del observador está siempre más alto que el nivel del mar. En la
figura 3.2, el centro de la tierra es C; O el ojo del observador a una altura h sobre el
nivel del mar BV’.
Figura 3.2
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De la figura anterior, OV perpendicular a CZ, línea que nos representa el
horizonte sensible o aparente del observador. El ángulo DOV es lo que se llama
Depresión Verdadera y es el ángulo formado en el ojo entre la horizontal y la tangente
de la tierra.
Figura 3.3
De la figura 3.3, resulta que el ángulo de depresión VOD está también afectado
por la refracción atmosférica, debido a que el rayo que parte del horizonte visible o de la
mar, llegará al ojo del observador siguiendo no la trayectoria recta OD sino la curva
DBO, debido a que atraviesa capas de aire de densidad variable. Esta línea cóncava
pasa por el punto O y D. por lo tanto el observador en O verá el horizonte de la mar en
la dirección OE de la tangente en O a la curva OB, es decir que el horizonte visible
aparecerá elevado por la refracción terrestre; en consecuencia la altura angular medida
con el sextante no es el ángulo AOD, sino que AOE y la depresión actual es el ángulo
VOE, llamado Depresión aparente (Dip) o simplemente depresión en la práctica, que
puede definirse como que es el ángulo formado en el ojo del observador entre la
horizontal ( horizonte sensible o aparente) y la visual al horizonte visible o de la mar. La
corrección siempre es negativa.
De acuerdo a la figura se obtiene que la altura aparente (Aap) sea:
(CT.A4)Ref-Dip-Ei±Ai=Aap
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3.1.1.4.4 Semi-diámetro.
El Almanaque Náutico da la posición de los astros referida al centro de ellos.
Las estrellas son para el observador meros puntos luminosos en la esfera
celeste; debida a la enorme distancia a que están, no tienen diámetro aparente
mensurable y es por esto que sus alturas se consideran observadas en el centro de
ellas.
Las tres correcciones analizadas anteriormente, Ei, Dip y Ref, en el caso para las
estrellas, la Aap = Av. Pero en el caso de los astros pertenecientes al sistema solar, se
hacen necesarias otras dos correcciones para tener la altura verdadera. En efecto el sol
y la Luna tienen diámetro apreciable y al observarlos con el sextante es materialmente
imposible estimar a ojo la posición del centro, siendo entonces necesarios tangentear el
limbo inferior o superior con el horizonte de la mar para tomar alturas. En la práctica,
generalmente, las alturas de sol se miden con referencia al limbo inferior.
Cuando se observa el limbo inferior la altura que se obtiene es menor que la
altura referida al centro del astro en una cantidad igual al “semidiámetro” del astro.
Cuando se observa el limbo superior la altura que se obtiene es mayor que la referida al
centro de una cantidad igual al “semidiámetro”. En consecuencia la corrección por
“semidiámetro” tiene signo positivo en limbo inferior y negativo en limbo superior.
El semidiámetro de los astros varía inversamente con la distancia al observador,
como la tierra se mueve alrededor del sol en una órbita elíptica, la distancia al Sol
variará en el transcurso de un año, por tanto el semidiámetro es una cantidad variable,
teniendo un valor medio de 16’. Varía entre 15’ 45’’ a principios de Julio, cuando la
Tierra está a su máxima distancia del Sol y 16’ 18’’ a comienzos de Enero, cuando la
Tierra está a su mínima distancia del Sol.
El semidiámetro de la Luna tiene una variación similar, pero la excentricidad de
su órbita es mucho mayor que la de la Tierra, variará entre límites más grandes.
Los planetas tienen a su vez semidiámetro mensurable, el que es
extremadamente pequeño. Es costumbre despreciarlo en la mar.
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Ahora si aplicamos esta nueva corrección en la ecuación de la altura para los
astros del sistema solar, se tiene:
S/D±(CT.A4)Ref-Dip-Ei±Ai=Aap
3.1.1.4.5 Paralaje (Ph).
Paralaje es un desplazamiento aparente de un objeto debido a un cambio de
posición del observador. Si usted mira su dedo pulgar con el brazo extendido y cierra
alternativamente un ojo y después el otro, el dedo parece desplazarse con respecto al
fondo. La cantidad de paralaje será igual al ángulo subtendido en el dedo entre las
líneas que lo unen con los dos ojos.
Los paralajes del Sol, la Luna y los cuerpos más cercanos de nuestro sistema
planetario, están basados en un desplazamiento aparente de estos astros entre dos
observadores, que están separados por una distancia igual al radio de la Tierra. Para
más claridad, el paralaje de uno de estos astros, es el ángulo subtendido por el radio
terrestre del observador.
De aquí que el ángulo de paralaje varía con la distancia a la Tierra. Es mayor
cuando está más cercano. El paralaje medio del sol es 8’,8 y el de la Luna 58’,8.
Las estrellas están a distancias tan grandes que el radio de la Tierra no daría
suficiente paralaje para ser medido. El paralaje de los astros que componen el sistema
solar, cuando se considera en relación con la altura del astro se llama “Paralaje de
altura”. El paralaje a altura cero es el mayor, y se llama “Paralaje horizontal”. Cuando la
altura es de 90° el paralaje es “cero”.
En la figura 3.4 se tiene L la Luna; su altura sobre el horizonte aparente (Aap) es
el ángulo LOH y la altura verdadera (Av) es el ángulo LCN, que a la vez es igual al
ángulo LBH por ser correspondiente. El ángulo OLC es el paralaje (Ph).
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Figura 3.4
En todos los casos el paralaje tiene signo positivo.
Las tres primeras correcciones afectan a todos los astros observables en la mar,
y las dos últimas únicamente a los que pertenecen al sistema solar.
3.1.2 Almanaque Náutico.
Un Almanaque Náutico es una publicación que contiene información astronómica
utilizada en náutica para navegación astronómica. Además de esta información básica
puede contener, además, otra información útil para la navegación como puede ser
información sobre mareas y puertos.
El almanaque náutico contiene predicciones sobre las posiciones de los astros en
el cielo durante un año natural. Esta posición varía continuamente por lo que un
almanaque determinado solamente es válido para un año específico. El navegante
adquiere el almanaque para un año concreto antes de que comience dicho periodo, y
así dispone de la información necesaria para la navegación durante todo el año.
El almanaque está organizado en forma de tablas que contienen información
sobre las dos magnitudes principales que definen la posición de un astro en la bóveda
celeste: la declinación y el ángulo horario referido a Greenwich. Puede además
contener información sobre paralaje, semidiámetro observable, brillo, etc. Cuando esta
información es útil para la navegación. Esta información va tabulada a intervalos de
tiempo que suelen ser de hora en hora y el navegante puede calcular la información
para tiempos intermedios mediante interpolación no lineal, ya que depende de los
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tiempos de demora de dos pasos consecutivos de un mismo astro por el meridiano del
observador. Es importante recordar, por ejemplo, que el sol trabaja con tiempo medio, y
que la luna tiene un retardo diario aproximado de 50 minutos de tiempo.
Además de esta información que varía anualmente el almanaque contiene tablas
que ayudan en los cálculos como pueden ser tablas de refracción atmosférica, de
posiciones de las estrellas, de interpolaciones, etc.
Es probable que la publicación en papel de almanaques náuticos tenga los días
contados, y esto por dos motivos principales: (1) El GPS y otros medios de navegación
electrónicos hacen innecesaria las técnicas de navegación astronómica y (2) los
ordenadores y calculadoras digitales permiten calcular localmente y sobre la marcha la
posición de los astros.
No se debe olvidar, sin embargo, que es indispensable aprender el manejo del
almanaque si se quiere practicar la navegación astronómica sin depender de máquinas
que pueden fallar en cualquier momento.
3.1.3 Cronómetro.
Son relojes de altísima precisión que llevan los buques para obtener en cualquier
momento la hora del primer meridiano (Meridiano Greenwich) con la mayor exactitud, ya
que es de vital importancia de calcular la Longitud. Normalmente y por seguridad se
llevan dos para el caso que por una falla mecánica alguno dejare de funcionar.
El cronómetro, para las necesidades de navegación, está regulado para medir el
tiempo por el sol medio, es decir, que debe batir 86.400 segundos en un día medio.
Se colocan aproximadamente a la hora media de Greenwich (HmGr), y una vez
que se echan a andar no deben ser detenidos, o alternados hasta que se cumpla 2
años de uso, tiempo en que les corresponde una revisión completa por el Servicio
Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (SHOA).
El cronómetro viene estibado dentro de una caja de madera, suspendido en ella
mediante una suspensión “Cardán”, con el objeto de sustraerlo, en lo posible, de los
movimientos del buque.
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La observación de astros requiere además de determinar la altura (ángulo sobre
el horizonte), fijar el instante preciso en que ésta es efectuada.
3.1.3.1 Causas que producen variaciones en la marcha de los cronómetros.
a. Causas Normales: Son aquellos que varían en razón matemática y que
se deben a los cambios de temperatura a que están expuestos y a la edad
del aceite de los ejes y ruedas.
El aumento de la temperatura afecta de una manera especial al volante y a
su resorte; aumentándole el diámetro al primero y disminuyéndole la
fuerza al segundo, produciendo así un atraso ya que los movimientos del
volante se harán más lentos. En cambio cuando la temperatura disminuya
sucederá lo contrario.
La edad de los aceites, esto es, el tiempo trascurrido, desde que se
efectúa la operación de aceitar los ejes, ruedas, en general todo el
mecanismo, con un aceite muy especial, cuya viscosidad varia con el uso,
lo que se traduce en decrecimiento del arco de giro del volante, haciendo
por lo tanto sus movimientos más rápidos, hará que el cronómetro se
adelante. De aquí resulta que los cronómetros deben ser revisados por el
SHOA cada 2 años.
b. Causas Anormales: Se deben a varias causas:
- Condiciones Atmosféricas.
- Magnetismo.
- Movimiento del buque.
- Suciedad.
- Causas ignoradas
3.1.3.2 Estado Absoluto.
Se llama “Estado Absoluto” (Ea), la diferencia en un momento dado entre la hora
media de Greenwich (HmGr) y la hora de un cronómetro (Hcr) cualquiera en ese mismo
instante.
Hcr-HmGr=Ea
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El Estado Absoluto, en teoría, puede ser positiva o negativa; pero como los
cronómetros están graduados de cero a doce horas se aprovecha de esta ambigüedad
inevitable para establecerlo siempre positivo y menor de 12 horas.
Ea+Hcr=HmGr
El “estado absoluto” u error de instrumento a diario, mediante comparación con
una señal radiotelegráfica que transmiten distintos observatorios a ese efecto.
3.1.3.2.1 Determinación del Ea por radiotelegrafía.
Vimos anteriormente que el Ea es la diferencia en un momento dado entre la
HmGr y Hcr en ese mismo instante. Luego para determinar el Ea necesitamos la hora
que marca el cronómetro a una hora determinada de Greenwich. Esta HmGr es
transmitida en forma de señales horarias por radiotelegrafía, cuya diferencia con el
cronómetro dará el Estado Absoluto. Estas señales horarias salen al aire a ciertas
HmGr y están indicadas en los radioayuda de navegación tanto nacional como
internacional. Casi todas duran tres a cinco minutos, lo que permite obtener varias
comparaciones y por consiguiente, una excelente medida. Todas las señales horarias
trasmitidas por las radio estaciones de la Armada de Chile, son originadas en la
Estación Horaria del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada, cuya
transmisión es automática.
Durante las transmisiones de la señal horaria, las radio estaciones de buques y
costeras deben suspender todas sus transmisiones, a fin de evitar cualquier
interferencia que puede dar origen a un error.
Normalmente son empleadas, además de las frecuencias del SHOA, algunas
señales internacionales provenientes de Estados Unidos, tales como WWV Washington,
en 5.000, 10.000, y 15.000 Khz.
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Sistemas empleados.
Los sistemas empleados en Chile para transmitir la señal horaria por radio, son
las siguientes:
A. Sistema Americano Moderno.
B. Sistema Internacional Modificado.
A. Sistema Americano Moderno.
Lo emplea el SHOA en su señal horaria que emite por intermedio de radio
estaciones de la armada.
El tiempo de duración total de la señal es de 5 minutos, empezando a los 55
minutos exactos de la hora. Cada segundo es indicado por un “tic” de 0.3 segundo,
excepto el segundo 29 de cada minuto el cual se omite para indicar que el próximo “tic”
corresponde al medio minuto exacto. También en los primeros cuatro minutos de la
emisión se omiten los “tic” de los segundos 56 al 59 inclusive, correspondiente a los
minutos 55, 56, 57 y 58; y en el minuto 59 se omiten los últimos 9 “tic” de los segundos
51 al 59 inclusive. Este silencio precede a la señal final que consiste en un “tic” de 1
seg. De duración, cuyo comienzo indica la hora entera.
Los cuatros primeros minutos de la emisión se diferencian entre sí de la siguiente
manera:
En el minuto 55 se suprime el “tic” del segundo 51.
En el minuto 56 se suprime el “tic” del segundo 52.
En el minuto 57 se suprime el “tic” del segundo 53.
En el minuto 58 se suprime el “tic” del segundo 54.
En esta forma el número de “tic” que se escuchan en el grupo final durante los
cuatro primeros minutos de la emisión, va indicando la cantidad de minutos durante los
cuales continuará la trasmisión de la señal.
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B. Sistemas Internacional Modificado.
Este sistema consiste en una transmisión de 3 minutos de duración en el
transcurso de la cual se transmite un punto por cada segundo. Cada minuto exacto es
indicado por el comienzo de una raya de un segundo de duración.
La hora entera correspondiente al final del tercer minuto, se indica con el
comienzo de una raya de tres segundos de duración, siendo su principio el instante
exacto de la hora.
3.1.3.3 Marcha de un cronómetro.
Anteriormente manifestamos que un cronómetro medio bate 86.400 segundos en
un día medio. En la práctica, debido a los errores normales y anormales baten una
cantidad que difiere a ese número, ya sea por exceso o defecto, y el cronómetro se
adelantará en el primer caso o se atrasará en el segundo. El navegante puede
determinar exactamente este adelanto o atraso comparando los estados absolutos; de
aquí que “marcha” (m) de un cronómetro es lo que varía el Ea diariamente con el signo
que permite determinar el futuro; en otras palabras es la diferencia entre dos estados
absolutos de un cronómetro dividido por el lapso transcurrido. Esta diferencia se llama
“marcha acumulada”, y el lapso se denomina “época”.
En puerto es conveniente determinar el Ea cada cinco días, y navegando
diariamente.
3.1.3.3.1 Modo de operar con épocas.
Para determinar una buena marcha, la época debe deducirse tomando en cuenta
los días con sus décimos transcurridos: si el Ea ha sido determinado en distintos
lugares debe considerarse, además, la diferencia en longitud entre ellos. La marcha
acumulada dividida por la época da la marcha del cronómetro. La manera más simple
de obtener buena época es operar con HmGr. Esto es, tomando un lapso transcurrido
entre las HmGr en que se tomó cada una de los Ea, con sus fechas. Este procedimiento
evita toda confusión por concepto de longitudes, horas oficiales, zona, etc.
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Resumiendo:
Marcha acumulada (ma): es lo que ha variado el estado absoluto de un
cronómetro en una época.
Época: es el tiempo transcurrido en Greenwich entre dos estados absolutos, se
expresa al décimo de día. Luego la marcha:
Época
ma=m
3.1.4 Compás Magnético.
El compás magnético es el instrumento que se lleva a bordo de un buque para
conocer el rumbo o dirección en que se navegue.
Cuando se suspende una aguja imantada, libre de influencias extrañas al campo
magnético terrestre, sus extremos apuntan hacia los polos magnéticos de la tierra y la
dirección indicada por la aguja será el meridiano magnético. El extremo de la aguja que
apunta hacia el polo Norte, se denomina “Norte” de la aguja; y “Sur” el que apunta hacia
el Sur. Es un instrumento que permite fijar el rumbo o dirección hacia un punto.
El ángulo que forma el meridiano verdadero con el meridiano magnético se
denomina “Variación o Declinación magnética”, o simplemente variación, la que
puede ser Este o Weste, según el meridiano magnético esté a la derecha o izquierda
respectivamente del verdadero; se expresa en grados y minutos entre 0º y 180º y viene
en cartas especiales para todos los lugares de la tierra.
Como los buques son construidos de acero, la atracción magnética ejercida,
hace que el compás no se oriente directamente en meridiano magnético, sino que se
desplaza a un lado u otro del meridiano magnético, de acuerdo con el efecto que
produce el acero según la dirección de la proa del buque. Esta desviación se le llama
“Desvío”; y se define, como el ángulo formado entre el meridiano magnético y el que
pasa por las agujas del compás, se expresa en grados de 0º a 180º, tiene signo Este o
Weste, según que el meridiano del compás esté a la derecha o izquierda
respectivamente del magnético, y varía con la dirección de la proa del buque.
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El compás magnético, en su forma más sencilla, no es otra cosa que una rosa
náutica colocada sobre un par o varios pares de imanes, y este conjunto está sostenido
en su base central o Chapitel, por medio de un soporte metálico vertical llamado Estilo,
que le permite girar libremente. El conjunto va encerrado en un recipiente cilíndrico de
cobre denominado Mortero.
3.1.4.1 Clasificación del Compás Magnético.
Los compases se clasifican y dividen en Secos y Líquidos.
Se llaman Secos, aquellos que en el interior del Mortero tiene un doble fondo de
vidrio y va lastrado con aceite de Castor (no al 100%), con el objeto que por su peso
mantenga la vertical a pesar de los balances y cabeceos. También poseen una rosa la
cual se compone de un arco de aluminio, unido a una argolla central por medio de hilos
de seda. En el arco y en los hilos va un papel de seda muy resistente en el que van
impresas graduaciones de la rosa.
Se llama Líquidos, aquellos que en el interior del Mortero está ocupado por una
mezcla de un 75 % de agua destilada y un 25% de alcohol a fin de evitar congelamiento
con las bajas temperaturas, y la rosa es de mica, la cual cuenta con un flotador por lo
que se disminuye el roce que produce en el punto de contacto del Chapitel y el Estilo.
3.1.4.2 Partes de un Compás Magnético.
A continuación se detallarán las partes de un compás líquido, ya que con el
compás seco son similares, diferenciándose principalmente en la rosa y el contenido del
Mortero ya vista anteriormente.
Sus partes son las siguientes:
- Rosa
- Chapitel y Estilo.
- Mortero.
- Bitácora.
- Cubichete.
- Alidada.
- Esferas Compensadoras.
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- Casilleros
Figura 3.5 Mortero
Figura 3.6 Compás Magistral
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3.1.4.3 Tipos de Compases Magnéticos.
Según su ubicación y uso a bordo se clasifican en:
1) Compás Magistral: Ubicado en el púlpito, con comunicaciones con el puente
de mando, y que debe tener una amplia y clara visual alrededor del horizonte. Sus
indicaciones se utilizan que medio alternativo para llevar la derrota de la nave, sirve de
guía al timonel para llevar el rumbo ordenado. De no estar en visual con el timonel se
emplea un repetidor magnético que repite la señal del compás o de un compás de
gobierno. Generalmente, el timonel gobierna con el magistral mediante un sistema de
espejos que reflejan directamente el rumbo sobre la caña, regulable a la altura de su
vista. Este compás cuenta con diferentes correctores como son los imanes, la barra
flinders y las esferas compensadoras, a fin de obtener una tabla de desvíos para las
diferentes proas.
2) Compás de Gobierno: Situado en el puente de mando, en la línea de crujía, a
la vista del timonel. Tiene el inconveniente de que al mantener la alimentación eléctrica
de radares, equipos de comunicación, etc., se experimentan atracciones no controlables
sobre la aguja del Compás Magnético.
3) Compás de respeto: Situado en puente auxiliar de gobierno o bien en la
toldilla. Este compás es utilizado en el caso de falla de cualquier tipo en los
mecanismos del puente de mando.
4) Compás de Bote: Es de reducido tamaño y portátil, para las embarcaciones
menores.
3.1.4.4 Variación Magnética (Vmag).
Además de estar indicadas en las cartas de navegación, vienen en cartas
especiales editadas por diferentes Servicios Hidrográficos. El Instituto Hidrográfico de la
Armada edita una que abarca toda la costa Weste de América y parte del Este.
La Variación Magnética, no es una cantidad constante, puede aumentar o
disminuir. Esta característica debe ser considerada por el navegante, especialmente
cuando se está usando una carta de edición que no sea del año en curso. El olvido de
hacerlo puede acarrear consecuencias insubsanables. Para actualizar la variación
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magnética con el año en curso, las cartas de navegación traen la indicación de los
minutos que aumenta o decrece anualmente.
La Variación Magnética que se emplea para corregir el rumbo, demarcación y
azimut debe ser la que le corresponde al lugar en que se navega, debidamente
corregida de su cambio anual.
La carta de valores magnéticos debe estar a la vista del oficial de guardia en el
puente.
3.1.4.5 Desvío (∆).
El resumen de los Desvíos, Este y Weste, de un mismo compás, para las
diferentes direcciones de la proa de una nave, deben reunirse en tablas o curvas que se
colocan en un lugar visible en el puente del buque para su consulta inmediata en
cualquier momento.
Estas tablas o curvas se confeccionan para:
a. Cada 15º
b. Cada 45º
c. En curva
El Desvío para una proa, de las que no está indicada en la tabla se determina por
interpolación.
El Desvío, para una proa, en la curva se obtendrá buscando la proa en la línea
central del rumbo, y donde la horizontal de éste corta la curva, estará el Desvío que se
leerá en la escala horizontal superior o inferior, la más cercana.
En la práctica el Compás Magistral, que es el Compás por el cual se lleva la
navegación, no debe tener Desvíos superiores a dos grados para ser corregidos como
bueno.
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Figura 3.7 Curva de Desvío
La estructura de acero de los buques modernos afecta al compás, por lo cual ella
se instala en el puente de gobierno, o sobre éste, en el púlpito, que son los lugares
donde menos influye la estructura metálica. Por esta misma razón, se inventó el
“Girocompás”, el cual no está afectado por las estructuras metálicas del buque ni por la
cercanía de los polos magnéticos. El girocompás es un instrumento eléctrico que indica
el norte geográfico o verdadero, por lo que es mayormente utilizado para la navegación.
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3.2 Instrumentos Eléctricos.
3.2.1 Girocompás.
Es un instrumento eléctrico – mecánico, basado en las propiedades físicas y
tiene la propiedad de orientarse en dirección Norte – Sur geográfica y permanecer
orientado, bajo la influencia combinada de la rotación de la tierra, de la gravedad y de
las propiedades giroscópicas (rigidez y precesión).
Su funcionamiento es independiente del magnetismo de la tierra, ni el del buque
como en los compases magnéticos, por lo que la indicación del meridiano verdadero se
lleva a efecto en cualquier posición geográfica y cualquiera que sea la dirección de la
nave, mediante la aplicación de fenómenos puramente mecánicos.
Para su uso en navegación, todo buque tiene uno o dos girocompases
“patrones”, ubicados por lo general bajo cubierta y sus indicaciones se transmiten a una
Rosa Magistral, por medio de circuitos eléctricos a una serie de “repetidores”
sincronizados con el “patrón”, lo que hace óptimo su uso a bordo.
El origen del girocompás, fue el giroscopio, y el origen de éste el trompo.
3.2.1.1 Ventajas del Girocompás sobre el Compás Magnético.
1. Un compás magnético es poco menos que inútil en una torre de combate o en
cualquier sitio rodeado de grandes masas magnéticas o de circuitos eléctricos,
pues estos modifican la acción del magnetismo terrestre, por bien compensado
que esté el compás.
En estos casos el girocompás es el único que puede dar indicaciones seguras.
2. Tiene estabilidad y sensibilidad muy superiores al compás magnético, no
presentando oscilaciones en los balances, lo que se traduce en absoluta
seguridad en el rumbo y demarcaciones.
3. No lo afecta la escora.
4. De un girocompás puede obtenerse sus indicaciones por medio de los
repetidores, en el cualquier parte del buque.
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5. Como consecuencias de su gran estabilidad, el uso de la caña para mantener el
rumbo es más preciso y menos frecuente.
6. Indica el rumbo verdadero o geográfico, lo que excluye posibilidades de error de
cálculo o trazado de rumbos y demarcaciones, ya que descarta la intervención de
la variación magnética, que varía anualmente y difiere de un punto a otro.
7. La compensación mecánica es mucho más estable y definitiva que la magnética,
por lo tanto sus indicaciones están menos expuestas a variaciones que, por lo
demás, son más fáciles de controlar.
8. El girocompás, puede colocarse en cualquier parte del buque, sin atender a las
condiciones del campo magnético.
9. En caso de existir Desvío (error), éste es constante para todas las proas, y por lo
tanto, puede corregirse moviendo la línea de fe.
3.2.1.2 Desventajas del Girocompás.
1. Su manejo requiere más cuidado y personal preparado teórica y prácticamente.
2. Debido a su gran periodo de oscilación, necesita mucho tiempo para orientarse.
3. Está expuesto a fallas eléctricas.
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3.2.1.3 Comparación entre el Compás Magnético y el Girocompás.
Compás Magnético Girocompás
Dada la acción del campo magnético
terrestre se orientará según el
meridiano magnético del lugar,
indicando la dirección del Norte
magnético.
Señalan al Norte geográfico, es decir,
la dirección del eje de rotación de la
Tierra.
Es afectado por la estructura del buque. No se ve afectado por la estructura del
buque
Posee un Desvío que no es constante a
cualquier rumbo.
Si bien posee un pequeño error, éste es
constante a todo rumbo.
Aplica la variación magnética. No es necesaria la variación magnética.
No requiere de energía eléctrica. Requiere de una fuente constante de
energía, es mucho más costoso.
Su instalación es menos costosa pero
cabe destacar que su instalación
siempre se hará lo más lejos posible
de la influencia de las masas
magnéticas de la cubierta y de los
campos magnéticos variables. Se debe
ubicar alejado de cualquier tipo de
estructura o equipo metálico, ya que
puede influir en la aguja. No debe estar
próximo a ningún instrumento
electrónico, compases, altavoces,
radios, paneles de mando, etc.
La instalación es más costosa.
No requiere tanto tiempo para
orientarse.
Requiere tiempo para orientarse.
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3.2.2 Lorán (Long Range Navigation, Navegación de Largo Alcance).
Es un sistema de navegación por radio desarrollado durante la II Guerra Mundial.
Lorán es uno de los muchos sistemas que permiten a los navegantes determinar la
posición de su barco o avión, a partir de la diferencia de recepción de las señales de
radio procedentes de dos emisores sincronizados distantes entre sí.
El sistema emisor Lorán se compone de una estación maestra y otra esclava. La
maestra emite de forma regular una pequeña señal, que es repetida por la esclava,
controlada por la radio desde la maestra, encontrándose ambas separadas 250 millas.
Estas señales son captadas por el receptor, y están dispuestas de forma que la
distancia entre las señales corresponda a la diferencia de tiempos de llegada de las
señales de ambas estaciones (la diferencia se representa en curvas).
El navegante dispone de un mapa con muchas de estas curvas, denominadas
curvas de posición Lorán, y tras determinar la diferencia de tiempos, por ejemplo, 3
microsegundos, sabe que la posición de su nave se halla en algún punto de la curva de
3 microsegundos del mapa. Sintonizando una pareja de emisores Lorán y repitiendo
este proceso, el navegante es capaz de detectar otra curva que represente la posición
de la nave; la posición real del aparato se halla en la intersección de las dos curvas
Lorán. Esté posee un alcance útil de unos 2.250 km por la noche y unos 1.200 km de
día. Las señales se emiten generalmente en la banda de frecuencias de 1,8 a 2,0 MHz.
Sirve para determinar la posición de la nave. Su exactitud oscila entre 1 y 5 millas a
distancia que fluctúan entre 600 y 1200 millas de las estaciones emisoras.
A poco tiempo después para aumentar el alcance del LORÁN, nació el LORÁN –
C, el cual era un sistema basado en tierra que consta de grupos de transmisores
(llamados “cadenas”) que opera en la frecuencia de 100 Khz. Un receptor mide la
diferencia de tiempo entre la recepción de una señal desde la estación principal y desde
dos estaciones secundarias.
El uso de LORÁN fue reemplazado por GPS.
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3.2.3 Decca.
Sistema de radionavegación hiperbólica en ondas kilométricas basado en
transmisiones contínuas de ondas relacionadas armónicamente.
Los principios básicos del sistema Decca Navigator se sentaron en Estados
Unidos en 1937 y el sistema se utilizó para guiar a los bombarderos del frente y para el
aterrizaje de aeronaves durante la invasión aliada de Normandía en la Segunda Guerra
Mundial.
El sistema de navegación DECCA es un sistema de posicionamiento basado en
señales de radio de onda continua de baja frecuencia en la banda de los 70 a los 130
Khz. Su uso puede aplicarse tanto en entornos marítimos, aéreos y terrestres.
El sistema consta de una cadena de estaciones Decca emisoras (1 maestra y 3
esclavas, separadas a unos 80 a 100 Km. de la maestra) en tierra, situadas en
localizaciones conocidas que crean líneas de posición hiperbólicas. El alcance del
sistema depende de varios factores, pero normalmente es del orden de 240 millas
náuticas, unos 440 Km. Con una precisión costera de 50 metros de día y 200 metros
de noche. Cada usuario cuenta con un receptor especial, que en su versión más simple,
representa las líneas de posición como números en un “decómetro”. Las lecturas de los
decómetros son trasladadas manualmente a una carta de navegación DECCA. El punto
de intersección de dos de estas líneas nos proporciona nuestra posición en el espacio.
El sistema DECCA en la actualidad ya está en desuso.
3.2.4 Omega.
Sistema hiperbólico de radionavegación que opera a frecuencias muy bajas,
basada en técnicas de comparación de las fases, que dejó de existir en septiembre de
1997.
El OMEGA fue un sistema de ayuda a la navegación de muy largo alcance, que
se propuso inicialmente en 1947 y se desarrolló en los años 50, operando en
frecuencias de 10,2, 11,33 y 13,6 KHz. El sistema consiste en ocho estaciones.
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ESTACION LOCALIZACION
A
B
C
D
E
F
G
H
Noruega
Liberia
Hawai (Pacífico)
Dakota del Norte (U.S.A.)
Isla Reunión (Indico)
Argentina
Australia
Japón
Los receptores OMEGA computan la posición del usuario analizando la fase de
las señales recibidas y determinando una precisa línea de posición. Aunque el receptor
OMEGA puede trabajar bien con los datos de unos pocos lugares de transmisión,
cuanto mayor sea la cantidad de señales recibidas, más precisa será la ubicación.
Con el advenimiento de los sistemas de navegación satelitales (GPS – Global
Positioning System), el SISTEMA OMEGA fue dejado de lado, con la consecuente baja
en el nivel de mantenimiento de sus instalaciones.
3.2.5 Sistema Transit.
El primer sistema de navegación por satélite fue el sistema TRANSIT, el cual
permitía conocer la posición de un receptor a partir de conocer la posición del satélite.
El programa comenzó en 1958 y se declaró operacional en 1964 tras el lanzamiento de
10 satélites. En 1967 se permitió la utilización civil y se desarrolló vertiginosamente
hasta 1992, último año en que se garantizó su explotación.
Fue un sistema pasivo de cobertura mundial. Su exactitud en cualquier parte del
mundo es menor de 0.1 millas ya sea sobre el mar o en tierra. Se empleaba
principalmente como una ayuda a la navegación en buques de superficie y submarinos,
y tenía alguna aplicación en la navegación aérea.
El principio de operación del sistema, se basaba en el fenómeno del “cambio de
frecuencia Doppler”, o sea, el cambio aparente en la frecuencia de las ondas de radio
recibidas cuando la distancia entre la fuente de radiación (en este caso, el satélite) y la
estación receptora, aumenta o disminuye debido al movimiento de uno de los dos o de
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ambos. La frecuencia cambia aumentando cuando el satélite se aproxima a la estación
y disminuye cuando pasa o se aleja.
El sistema transit estaba compuesto por una constelación de aproximadamente 5
satélites que orbitan alrededor de la tierra en orbitas polares a una altura que varía
entre 450 y 700 millas náuticas, por una red de apoyo terrestre (estaciones terrestres de
traqueo, Centros de control y computación, estación inyectora y el Observatorio Naval
de USA que proporciona señales de tiempo), que sirve para controlar en forma continua
al satélite a la vez que actualiza la información que transmite, como también cualquier
número de equipos de los usuarios, compuestos de receptores y computadores, esta
ayuda a la navegación daba posiciones cada hora, aproximadamente, no
continuamente como el GPS. También requiere que el receptor esté en una posición fija
mientras se toma la medida, o que se esté moviendo por una ruta conocida a una
velocidad conocida.
