LA ESTIMA EN LA NAVEGACIÓN

Suele llamarse Loxodrómica a la navegación desde un punto a otro cuando se realiza siguiendo un único rumbo, para distinguirlo de la Ortodrómica en que la navegación se realiza con múltiples rumbos siguiendo el circulo máximo. Se llama navegación estimada o solamente estima a la solución analítica que considera un punto de salida, rumbos, distancias a navegar y un punto de llegada. Su nombre está dado para distinguirlo de la navegación observada que contempla la observación de puntos notables en la costa mediante demarcaciones simultáneas o casi simultáneas así como la observación astronómica. Ambas ofrecen una navegación segura en cuanto a la posición verdadera del buque, observaciones que no siempre son posibles de efectuar, por la lejanía de la costa, por pragmatismo que evita el empleo del sextante, su cálculo o por cielo cubierto.

En navegación de larga travesía habrá que recurrir a ambos métodos de navegación. La astronómica en cuanto permite una posición confiable como el alesio de estrellas al atardecer o amanecer y una recta A.M. con la meridiana o circunmeridiana de sol. En navegaciones intermedias a estas ocasiones deberá emplearse la navegación estimada en la carta o analíticamente.

                                     I. EN LA CARTA:

Obtenido el punto observado, se trazan los rumbos y distancias navegadas en cada tramo o singladura hasta obtener el punto estimado para una nueva observación. En inglés se emplea la expresión "Dead Reckonning" para referirse a la estima. Muchos marinos conocimos en operación el DRT (Dead Reckonning Table), un sistema electromecánico, que consistía en un carrito que proyectaba una luz por debajo de una mesa de vidrio que tenía la carta de navegación. Este carrito se movía en sus ejes X e Y de cremallera, cuando recibía las señales de rumbo y velocidad del propio buque. Al navegante le bastaba marcar el punto en la carta con lápiz y anotar hora y corredera para llevar una navegación estimada adecuada. Los navegantes se esmeraban por mantener en óptimas condiciones operativas este sistema que permitía una buena estima, incluso en navegación de canales.

II ANALÍTICAMENTE:

Deberá resolverse un "Cuadro de Estima" como indica el siguiente ejemplo: Situación: Se zarpa de L: 33º02'S y G = 71º54'W y se navega consecutivamente los rumbos y distancias que se indica: .

Se pide: Determinar el Punto Estimado de recalada.

SOLUCIÓN:

a) Para determinar la diferencia de latitud (l) que se navega en cada rumbo y distancia, se empleará la relación

l= d cos Rv

En que: l = es la diferencia de latitud que equivale al cambio de latitud que se produce navegando a ese rumbo verdadero (Rv) y distancia (d). El signo de l será Norte o Sur según la dirección de Rv. , por ejemplo, para Rv=325, l será N y para Rv = 282 será S.

b) Para determinar el apartamiento (ap) se emplea la relación ap = d . Sen Rv., en que ap es el cambio en la dirección longitudinal con la que se llega a determinar el cambio de longitud finalmente. Análogamente, el signo de ap es E a W según el Rv. Ej.: para Rv=325 ap será W y para Rv=043 será E.

La solución total del "Cuadro de Estima" se alcanza analizando, en cada movimiento (Rv y d) el aporte que significa en l y ap. Se suma cada columna y se determina el l y ap. Prevalecientes con los que se resolverá finalmente el problema.

Trigonométricamente sabemos que el sen de un ángulo es negativo entre los 180º y 360º y el cos es negativo entre los 90 y 270º. Para esta solución ignoraremos este signo, aplicando solo el valor positivo, pero ordenaremos cada dato obtenido en el casillero N, S, E o W, según Rv. Para ello, antes de cualquier cálculo, tarjamos el casillero que no corresponde a cada movimiento para l y ap.

Resolviendo la ecuación pertinente a cada movimiento vamos llenando los casilleros vacíos Ej.: para ap1 = 25 sen 325 = -14,3 que dejamos como positivo.

Valores Prevalecientes:

Estos valores de suma en cada columna resumen la navegación total efectuada. Los valores prevalecientes son los que realmente resultan relevantes para nuestro análisis y resumen mejor toda la navegación realizada. Estos valores se encuentran haciendo el siguiente análisis:

a) Las 2 primeras columnas, que representan l, nos indican que el buque navega 42,3 M N hacia el N y 35,5 M N hacia el S, lo que equivale a un prevaleciente de 42,3 -35,5 = 6,8 N.N. hacia el N.

b) Las 2 siguientes columnas correspondientes a ap, dan cuenta que el buque navegó 42,5 M N hacia el E y 53,4 hacia el W, con lo que el valor prevaleciente es de 53,4-42,5 = 10, 9 M N hacia el W. De este modo, tenemos que toda la navegación se resume en estos 2 valores prevalecientes, es decir, toda la navegación realizada por el buque equivale a que el buque hubiese navegado 6,8 M.N. hacia el N y luego 10,9 M:N. hacia el W.

A.- Determinando la latitud de llegada (Lll) Si el buque al zarpar se encontraba en L=33º 02' S, ahora estará 6,8 M.N. más al Sur y habrá que sumarle algebraicamente 6,8' a L para obtener Lll.

Ls = 33º 02                                                                                                                      

L = 0º 6,8' N
 

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Lll = 32º 55,2' S

B.- Determinando la Latitud Media (Lm)

Esta se obtiene con la semi suma de Ls y Lll

Ls = 32º 02' S
 

Lll = 33º 55,2' S                                                                          
 

--------------------------------
 

Ls+Lll = 65º 57,2' / :2

Lm = 32º 58,6'S

C.- Determinando la diferencia de longitud (g) a partir de ap. y Lm.

La expresión que la relaciona es : ap = g . cos L m de donde

             ap
g = -------------
 

          Cos LM

y reemplazando tenemos                                                                            

             10,9
 

g = ------------------- = 12,9W
 

        cos 32º58,6'

 

D.- Determinando Gll

Entonces Gll será 48,8' mas al W que la salida.

Gs = 71º54'W
 

g = 0º 12,9'W
 

-------------------
 

Gll = 72º 06,9' W

E.- Resultado Final

Pll ›   L: 32º 55,2´S
 

         G: 72º 06,9' W

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Navegación astronómica

                                                            

 En este método clásico, utilizado sobre todo en alta mar, el navegante se sirve de los objetos celestes que han sido identificados y agrupados en constelaciones desde tiempos remotos.

La navegación astronómica permite singladuras de miles de millas sin señales en el agua, pero su gran limitación está en la visibilidad mala, causada por nubes, niebla, lluvia, nieve, bruma o neblina, que pueden impedir la visión esencial de los cuerpos astronómicos.

Se ha adoptado un sistema de coordenadas de posiciones similares a las coordenadas terrestres de latitud y longitud para describir la posición de los cuerpos astronómicos. Este sistema consta de declinación, que se corresponde con la latitud terrestre, y de ángulo horario, correspondiente con la longitud terrestre.

Para propósitos prácticos de navegación, las posiciones de las estrellas relativas a otras se mantienen fijas en la esfera clásica; el movimiento del Sol, la Luna y los planetas se indican en este sistema como el índice medio de progresión a través de la esfera. Las principales naciones marítimas publican almanaques náuticos anuales que tabulan las coordenadas de cuerpos astronómicos usados en la navegación en cualquier época.

Las tablas también disponen de otras informaciones astronómicas. Para usar el almanaque náutico, el navegante debe establecer el tiempo de una observación precisa por medio de un cronómetro.

La medida del tiempo se fundamenta en la rotación de la Tierra y la consecuente rotación imaginaria de los cuerpos celestes en torno a ella. En navegación, el sistema primario de tiempo se basa en el movimiento aparente del Sol hacia el Oeste 15° de longitud por hora. Además se establece una diferencia de tiempo entre dos lugares de la superficie terrestre fijada en sus diferencias de longitud. La longitud de la ciudad de Nueva York, por ejemplo, es aproximadamente de 75° Oeste mientras que la de Greenwich, en Inglaterra, es de 0°. Nueva York está además a 5 horas al oeste de Greenwich.

El triángulo navegatorio, o triángulo astronómico, que constituye la parte más importante de la navegación astronómica, es un triángulo esférico, donde sus tres vértices representan la posición del observador, la posición geográfica de los cuerpos celestes, y el polo de la Tierra que está más cerca del observador. La solución de este triángulo proporciona las bases para derivar una línea astronómica de posición.

La trigonometría esférica se empleó en el pasado para resolver tal problema, pero hoy puede resolverse de forma sencilla al usar el almanaque náutico en conjunción con uno de los diversos métodos tabulares, que incluyen soluciones precalculadas del triángulo astronómico para situar cualquier posición del observador y de cualquier cuerpo astronómico observado.

En los métodos más modernos de la navegación astronómica, se usan el círculo de igual altitud y la línea de posición astronómica en conjunción con la solución del triángulo navegatorio.

El círculo de igual altitud es un círculo en la superficie de la Tierra, por lo que en cada uno de sus puntos la altitud de un cuerpo astronómico dado es el mismo en ese instante.

 

Navegación Electrónica

Este método de navegación se basa en el uso de equipos y sistemas en los que las ondas de radio y las técnicas electrónicas se utilizan para poner en una carta la posición y la ruta de un navío.

La ayuda electrónica y la precisión en la mayoría de los casos han incrementado la seguridad de la navegación suministrando información importante rápidamente en periodos de baja visibilidad. El navegante moderno hace hoy gran uso de estos dispositivos.

La radio proporciona al navegante información auxiliar, que incluye las señales horarias de radio, los informes meteorológicos, los anuncios de tormentas y los anuncios de navegación general con respecto a los riesgos de colisión que suponen aviones en trafico.. La radio como ayuda a la navegación fue utilizada por primera vez a comienzos del siglo XX en barcos. Los aviones fueron equipados en la década de los treinta con instrumentos de comunicaciones para recibir la dirección de navegación desde la Tierra y tomar la dirección a partir de los transmisores de superficie.

La ayuda en la navegación moderna consiste en indicar la dirección de radio utilizada en una de las siguientes formas: un avión toma la dirección a partir de transmisores instalados en el suelo y fija su posición relativa a dos o más transmisores, o toma la dirección mediante estaciones terrestres en una transmisión que desde un avión se correlacionan a un centro, lo que establece la posición del aparato.

Los principales mecanismos y sistemas electrónicos se describen a continuación.

Radiogoniómetro (D/F)

 

El radiogoniómetro es la primera ayuda a la navegación usada de forma general. Si las direcciones de dos transmisores con localizaciones conocidas se pueden medir, es posible determinar la posición del receptor.

En su forma más simple, un moderno radiogoniómetro consta de un receptor de radio convencional con una antena en la forma de una bobina de alambre llamada espira . Esta antena de espira tiene marcadas propiedades direccionales; si se monta hasta que los ejes de la espira apuntan directamente a una estación de radio, no recibirá señal alguna de la estación; si se monta hasta que el plano de la espira pase a través de la estación de radio, recibe una señal fuerte. En otras posiciones la señal es de intensidad intermedia. En la práctica, una estación conocida es sintonizada, y entonces la espira se gira hasta que ninguna señal sea oída; esta posición se denomina auricular nulo. Los ejes de la espira deben entonces apuntar directamente hacia (y lejos de) la estación; esta dirección se traza por el navegante como una línea de posición.

El radiogoniómetro automático (IDA)

Tiene un motor que gira la antena de espira, manteniéndola siempre en posición nula. En el motor también actúa una aguja, similar en apariencia a la aguja de una brújula, que indica la posición de la espira.

Esta conocida brújula de radio no apunta hacia el Norte, sino hacia cualquier estación que sea sintonizada en la antena de la espira. Prácticamente todos los aviones están equipados con equipos D/F. Las estaciones terrestres D/F también sirven para ayudar a los aviones perdidos. El equipo de radio D/F se utiliza además en tareas policiales y de contraespionaje para localizar las estaciones ocultas de radio.

Radiofaro direccional.     

      

Los radiofaros direccionales y los D/F fueron la principal ayuda de la radionavegación antes de la II Guerra Mundial. Operan en bajas frecuencias (200 a 415 kilohercios) por lo que están sujetos a desviaciones, por efecto de la noche, y otras anomalías.

Un radiofaro direccional consta de dos pares de antenas de transmisión en código Morse, una transmisión de la letra A (punto, raya), y la otra transmisión de la letra N (raya, punto). El tiempo de las dos letras es tal que el espacio entre ellas sólo iguala al tiempo de una raya, mientras que el espacio entre las dos partes de una letra equivale al tiempo de un punto. Las formas se entrelazan así hasta que si ambas son oídas a la vez, el sonido es continuo.

La forma de transmisión desde cada par de antenas es direccional, y se proyecta dentro de dos 'cuadrantes' opuestos, cada uno de los cuales cubre 90 grados. Un avión en uno de los cuadrantes oirá solo una letra única, o A o N; sin embargo, si está en la línea de separación entre los dos cuadrantes, el navegante oirá el tono continuo, que se llamará señal en curso. Esta línea de separación se llama el haz, y suele estar sobre los 3° de ancho.

Directamente sobre el alcance hay un área donde no se oye ninguna señal. Este área se denomina cono de silencio y es pequeña en altitudes bajas, pero su tamaño se incrementa en altitudes más elevadas.

Radio balizas

Una baliza es una estación de radio equipada con una antena no direccional; se usa principalmente para dar la dirección por radio.  Las balizas de poca potencia se denominan localizadores y se utilizan en conjunción con las brújulas de radio.

Radiofaro omnidireccional o radiofaro de dirección omnidireccional (MOR o VOR)

El radiofaro omnidireccional es, de hecho, un radiofaro direccional con un número infinito de ondas (o, en la práctica, 360).

Las estaciones de radiofaro omnidireccional operan en VHF (muy alta frecuencia) y LF (baja frecuencia): el radiofaro omnidireccional en VHF se denomina VOR; la designación del radiofaro omnidireccional de baja frecuencia, originalmente LOR, se cambió a MOR para evitar la confusión con loran. VOR se utiliza en distancias superiores a los 160 kilómetros.

La estación de radiofaro omnidireccional tiene cuatro antenas similares a las antenas de una estación de dirección, más una antena central. La antena central transmite una señal de referencia continua; las otras emiten una señal variable que gira por un radiogoniómetro a 1.800 revoluciones por minuto (rpm). Cuando la señal rotatoria apunta hacia el norte, está en fase con la señal de referencia; todas las otras veces queda fuera de fase con la señal de referencia por una cantidad en la que depende su dirección.

El receptor, al medir esta diferencia de fase, puede determinar su rumbo desde la estación. En la práctica, el receptor radiofaro omnidireccional tiene tres diales, uno de los cuales se coloca manualmente para cualquier curso deseado, el segundo dice si el avión está a la izquierda o a la derecha del curso, mientras que el tercero resuelve la ambigüedad de 180° al indicar desde o hacia.  El radiofaro omnidireccional se utiliza para realizar aproximaciones por radio al determinar una línea de posición.

Radio altímetro

Los radio altímetros miden la altura verdadera del avión sobre el terreno o los edificios, mientras los altímetros ordinarios miden sólo la presión del aire, que puede convertirse en altitud sobre el suelo sólo si el navegante conoce la altitud sobre el nivel del mar del terreno más cercano y la lectura barométrica en ese punto y en ese instante. Gee Este aparato, parecido al radar, es un sistema hiperbólico rítmico, de tres estaciones, que opera en la banda de 20 a 85 megahercios y proporciona la completa localización en la navegación algo más allá de la distancia óptica. Diseñado originalmente en 1937, el gee no se desarrolló hasta 1940, durante la II Guerra Mundial, cuando las estaciones construidas en Gran Bretaña proporcionaban ayuda segura a la navegación para el funcionamiento de los aviones en Europa Occidental. Las cadenas de gee comprenden un transmisor principal y dos transmisores secundarios, a distancias de entre 80 y 160 Km. desde el principal.

Los pulsos radiados desde el transmisor principal accionan las respuestas del pulso desde los transmisores secundarios en promedios de recurrencia determinados con precisión. Los tiempos en los que los tres pulsos originales marcan una relación conocida y la diferencia de tiempo entre cada pulso primario-secundario medida en el receptor por un tubo de rayos catódicos determina una línea de posición hiperbólica. Dos líneas de posición derivadas desde las dos combinaciones primarias-secundarias proporcionan una situación.

Navegación a larga distancia o Loran

Este es el sistema hiperbólico de pulsado desarrollado por Estados Unidos durante la II Guerra Mundial para hacer posible la navegación a larga distancia sobre el mar para los barcos y aviones.

La frecuencia de radio utilizada en loran es de unos 2 megahercios, lo que permite la recepción a larga distancia sobre los océanos pero no es efectivo a largas distancias sobre la Tierra excepto durante la noche.Funciona de manera similar al gee. Un sistema aerotransportado único, que usa el gee y el loran a la vez, fue desarrollado en un esfuerzo cooperativo entre Estados Unidos y Gran Bretaña..

Rebecca-Eureka

Probablemente sea el sistema mejor conocido de respuesta combinado. Rebecca es el interrogador aerotransportado mientras que Eureka es el contestador.

El sistema se fundamenta en técnicas convencionales de radar secundario. Los impulsos que interrogan son radiados desde una antena central cerca del morro del avión mientras que los impulsos de la respuesta del contestador son recibidos por dos antenas laterales.

La recepción se visualiza en un tubo de rayos catódicos que presenta una línea base vertical. Los impulsos de la respuesta se muestran como un 'punto luminoso' horizontal que cruza la línea base; la dirección viene indicada por la posición del punto luminoso en las líneas verticales.

Consolan

Este sistema proporciona señales codificadas a partir de las cuales se puede determinar la dirección de una estación, asegurando así lecturas precisas independientes de todo el equipo de navegación a bordo. Las señales consolan son utilizadas por encima de 1.300 km o más.

Sistemas de satélite de navegación-Navy

El sistema de transmisión de satélites de seis órbitas polares proporciona un servicio de posicionamiento mundial para los aviones militares y de investigación. El sistema Navstar GPS de US y el antiguo sistema de satélites militares Glonass de la antigua Unión Soviética también están disponibles para uso civil.

Acercamiento controlado desde Tierra (GCA)

Sistema de aproximación instrumental que consta de un equipo de radar por microondas de muy alta precisión que da la posición de un avión en distancia, azimut y elevación.

Primeramente se diseñó para acercar al piloto a través de cielo cubierto o baja visibilidad horizontal hasta que sea posible un aterrizaje normal por contacto visual.

El funcionamiento especializado de este sistema en el avión y sobre el suelo permite aterrizajes de emergencia en condiciones de visibilidad casi nulas. El GCA utiliza dos clases de campos de acción de radar. Uno localiza los planos a una distancia considerable, desde 15 a 25 kilómetros.

El controlador que usa esta clase de campo de acción mantiene las comunicaciones con los aviones que esperan aterrizar, los ordena (es decir, asigna cada uno a una altitud separada en la cual pueden dar vueltas sin peligro de colisión), y los acerca mediante una forma de aproximación general hasta que están en el trayecto final de la aproximación. En esta fase el controlador de aproximación final, que usa campos de acción de precisión, toma el control. Este controlador también emite instrucciones verbales, relativas sobre todo a la altitud y la desviación lateral desde la ruta de planeo deseada, que guía al piloto hasta el final del trayecto.

Sistema de aterrizaje instrumental (ILS)

Este sistema se diseñó como instrumento de aproximación, pero en caso de emergencia permite el aterrizaje.  Consiste en dos ondas, similares a las ondas de dirección de radio, una horizontal y otra vertical.  La onda horizontal (denominada el localizador) es idéntica a la onda de dirección visual-aural (VAR), una onda de radio ordinaria con sólo dos ondas en vez de cuatro. La onda vertical (denominada ruta de planeo) es muy estrecha y está inclinada respecto al suelo en un ángulo de 2,5 grados. El piloto sigue las dos ondas por medio de dos indicadores, uno horizontal y otro vertical, en una esfera única.  El ILS y el GCA a la vez tienen valiosa ayuda suplementaria en un sistema normalizado de iluminación de alta intensidad a lo largo del trayecto que aproxima hasta que el piloto pueda tomar contacto visual con el suelo incluso en condiciones meteorológicas extremas e identifica la posición del avión en relación al trayecto.  La mayoría de los sistemas de radionavegación hoy en uso operan conjuntamente con ordenadores de alta velocidad