II. TECNOLOG�A MARINA. LA NAVEGACI�N
Los oc�anos del planeta son muy importantes para la humanidad por su potencial en la producci�n de alimentos, por las posibilidades de explotar sus recursos minerales, por las facilidades que ofrecen para mejorar la comunicaci�n entre los pueblos y por lo tanto, su comercio, y por permitir el establecimiento de nuevas industrias, como la tur�stica, entre otras.
Para lograr el aprovechamiento de los recursos que los mares ofrecen al hombre, ha sido necesario desarrollar los conocimientos cient�ficos y tecnol�gicos en su conjunto, y se puede considerar que esto se ha logrado en los �ltimos 50 a�os, en que se empez� a contar con la tecnolog�a necesaria para cosechar las riquezas del oc�ano.
La tecnolog�a marina ha presentado un desarrollo acelerado y actualmente cuenta con sofisticados sistemas de navegaci�n; barcos de diferentes dise�os y tama�os que cada vez proporcionan mayores ventajas al hombre; puertos de distintos tipos y categor�as, pero cada vez m�s funcionales, y un sinn�mero de industrias que aprovechan los recursos marinos, como las actividades tur�sticas y las industrias qu�mica, petrolera, de la joyer�a, pesquera y naviera.
El avance de la tecnolog�a marina ha permitido realizar construcciones bajo las aguas del mar, como es el "t�nel subacu�tico" que une las islas japonesas Henshu y Hokaido, considerado como el m�s largo del mundo con sus 54 kil�metros 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 d�lares.
Otra gran obra es la pr�xima construcci�n de un t�nel bajo el Canal de la Mancha, que consiste en dos t�neles paralelos de 50 kil�metros de largo por donde circular� un sistema de trenes que atravesar�n el canal en 30 minutos, reduciendo en casi 3 horas el viaje entre Par�s y Londres. Se ha estimado que esta obra se terminar� en 1993 y su costo ser� de 3 300 millones de d�lares, siendo las compa��as encargadas de la construcci�n la brit�nica Channel Tunnel Ltd. y la francesa France Manche S.A.; en el proyecto se est� estudiando la posibilidad de construir otro t�nel intermedio por el que circular�an autom�viles y camiones.
Se considera que la navegaci�n es tan antigua como la propia humanidad y su desarrollo, al igual que el de otras ciencias y tecnolog�a, ha presentado una evoluci�n que ha corrido paralela a la del hombre.
La navegaci�n se podr�a definir como el proceso de dirigir los movimientos de un veh�culo, generalmente un barco o un avi�n, desde un punto a otro de la Tierra. Para trasladar el m�vil se presentan mil problemas que el hombre debe resolver, por ello ha desarrollado una serie de conocimientos cient�ficos y tecnol�gicos que le permiten hacerlo con seguridad, lo que a veces es interpretado como un arte, de forma que al navegante se le considera como t�cnico y artista.
La navegaci�n puede realizarse en ambientes diferentes, entre los que se pueden mencionar, seg�n el caso: la navegaci�n mar�tima, la submarina, la a�rea y la espacial, y en cada una de ellas se precisa de la ayuda de algunas ciencias, que en este sentido pueden dividirse en: navegaci�n plana, aquella que utiliza los principios de la geometr�a y de la trigonometr�a para resolver el problema de la situaci�n del veh�culo; navegaci�n astron�mica, la que toma las bases de la astronom�a y de la trigonometr�a esf�rica, y la navegaci�n electr�nica, que emplea aparatos electr�nicos.
Todos estos tipos de navegaci�n presentan el mismo problema, que consiste en determinar, con la mayor exactitud posible, la posici�n geogr�fica que presenta el m�vil, 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 alg�n m�todo que le permitiera conocer la direcci�n o rumbo que hab�a de dar a su embarcaci�n, saber el tiempo que necesitaba para llegar a su destino, y determinar d�nde 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 cartograf�a.
El primer instrumento que se cree que fue utilizado para la navegaci�n es
la br�jula, consider�ndose que los noruegos, en el a�o 868, fueron los primeros
en hacerlo para orientarse en sus viajes hacia Islandia; sin embargo, el primer
reporte escrito en cuanto a su fabricaci�n se encuentra en la literatura china
del a�o 424 a.C. y la primera noticia sobre el uso de la aguja
imantada como ayuda para navegar est� en un informe del a�o 1115.
El conocimiento de la propiedad magn�tica de atraer el hierro data de fechas
anteriores, pero s�lo en el siglo XI se descubri� su particularidad
de orientarse siempre en el mismo sentido, indicando la direcci�n del Polo
Norte; a�os despu�s, la aguja magn�tica basada en este principio y
mejorada en muchos aspectos, ya que es simplemente una br�jula m�s sensible
y perfeccionada, sigue siendo un instrumento de vital importancia para las
embarcaciones que se adentren en los mares, puesto que al se�alar continuamente
al norte se puede calcular el rumbo que lleva el barco. El norte que marca
la aguja magn�tica no es el norte geogr�fico sino el magn�tico.
El descubrimiento de las propiedades del giroscopio, aparato que permite que la aguja gire, ocasion� que se creara el comp�s girosc�pico con una aguja magn�tica que puede girar en cualquier direcci�n y por lo tanto no es desviada por las estructuras met�licas de la embarcaci�n. La gravedad hace que se mantenga el giroscopio horizontal y la rotaci�n de la Tierra lo orienta hacia el norte.
En el siglo XII este instrumento es introducido en Europa por
los �rabes, cuando con sus flotas dominan el Mediterr�neo, teniendo que realizar
viajes lejos de la costa. Se piensa que adem�s utilizaban los astros para
orientarse, aunque en forma inexacta, ya que hab�an elaborado detalladas cartas
astron�micas.
Durante varios siglos las cartas han ido evolucionando y su elaboraci�n pas� por las fases de arte y arte-ciencia, hasta que lleg� a ser la "ciencia de hacer cartas n�uticas". Una carta n�utica es el mapa que tiene como finalidad la representaci�n de zonas mar�timas y costeras, con objeto de facilitar la navegaci�n.
Las antiguas cartas n�uticas 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 siglo XVI, cuando el astr�nomo belga Mercator descubri�
las "latitudes crecientes", no se pudo hacer este c�lculo. Mercator represent�
en sus cartas a los meridianos por l�neas verticales y los paralelos por l�neas
horizontales.
En la actualidad, las cartas que se usan para la navegaci�n contienen una suma de datos y referencias que cubren los tres puntos b�sicos de: rumbo, distancia y situaci�n, adem�s de proporcionar otras numerosas informaciones, como por ejemplo profundidades, tipo de fondo, mareas, corrientes, etc�tera.
Los instrumentos que ayudan a la navegaci�n tambi�n han evolucionado con el tiempo y para que una embarcaci�n pueda cumplir con los programas para los que ha sido construida y proyectada, se hace necesario que su tripulaci�n est� auxiliada por una serie de instrumentos cada vez m�s numerosos y complejos, que se pueden agrupar en: de navegaci�n, de observaci�n, de medici�n, de carga, de mando, de c�lculo y de comunicaciones.
Entre los de navegaci�n, 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 siglo III
a.C. por los egipcios y griegos, fue introducido en la navegaci�n
por los musulmanes; consist�a en un c�rculo proyectado sobre el plano del
ecuador con el centro de proyecci�n en el polo sur. En el otro extremo contaba
con una regla m�vil provista de un anteojo llamado "alidada", con la que se
pod�a 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 d�a y con
las estrellas durante la noche.
Actualmente los instrumentos de navegaci�n son de dos tipos: los que se emplean para el trazado y la observaci�n y los de medida.
Los de trazado son instrumentos de dibujo, como el comp�s, muy parecido al corriente, pero que presenta en ambos brazos puntas de acero; est� dise�ado para manejarlo con una sola mano y se utiliza para medir distancias sobre las cartas de navegaci�n.
Para determinar el rumbo y el tiempo de navegaci�n se emplea el transportador, con el que se miden los �ngulos sobre las cartas. Existen varios modelos, pero el m�s 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 graduaci�n var�an, pero se emplea m�s la sexagesimal.
En las cartas n�uticas est�n dibujadas las "rosas" que permiten los rumbos y para ello se utilizan las reglas paralelas: dos reglas unidas por medio de una articulaci�n, que se pueden cambiar f�cilmente de lugar en la carta y relacionar los datos que proporcionan las rosas.
Actualmente el comp�s, el transportador y las reglas han sido unidos en un solo instrumento, el tecn�grafo, que tiene mayor facilidad en su manejo y alcanza mayor precisi�n, lo cual es importante, porque una falla en los c�lculos puede tener consecuencias graves.
Los principales instrumentos de observaci�n son los prism�ticos, el sextante y el radar. Los prism�ticos deben ser de poco aumento y de gran luminosidad para que no cansen la vista; los m�s comunes suelen ser los de 7 x 30 y 7 x 50 y tienen una cubierta de hule para protegerlos, sobre todo en d�as 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 declinaci�n y la latitud aproximada, y hace que de esta manera pueda calcularse la posici�n exacta de la embarcaci�n.
Despu�s de la aparici�n del sextante los sistemas de navegaci�n sufrieron un estancamiento y fue hasta la segunda Guerra Mundial cuando se iniciaron los grandes progresos, pudi�ndose hacer la navegaci�n cada vez con mayor exactitud gracias a la aparici�n del radar.
El radar es un aparato electr�nico que por medio de ondas radioel�ctricas que forman el llamado "haz de radar", que act�a como explorador, se�ala la presencia de cualquier objeto de dimensiones apreciables que se encuentre entre la embarcaci�n y el l�mite 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 peque�as, que se propagan en l�nea recta a una velocidad de 200 000 kil�metros por segundo y que tienen la propiedad de regresar al emisor si rebotan en alg�n objeto; midiendo el tiempo entre la emisi�n de la se�al y la recepci�n del eco se conoce la distancia a que se encuentra; adem�s, por la direcci�n de las ondas se puede conocer la situaci�n del objeto.
Como las ondas emitidas por el radar atraviesan la niebla, es un aparato muy �til para la navegaci�n en tiempos nublados, al detectar en condiciones de visibilidad nula todo objeto que est� cerca de la embarcaci�n, como boyas, rocas, faros, etc�tera.
En la actualidad algunos barcos han adquirido dimensiones tan grandes que es imposible dominar con el radar el espacio pr�ximo a ellos, lo cual les ocasiona riesgos de accidentes y aver�as graves. En estos casos se hace necesaria mayor precisi�n y el circuito cerrado de televisi�n se convierte en un elemento indispensable para estas embarcaciones de gran tama�o, que llevan c�maras de televisi�n en puntos estrat�gicos para transmitir al puente lo que ocurre en las �reas m�s cercanas al barco.
En �pocas m�s recientes los sistemas de navegaci�n se han mejorado con la incorporaci�n de las "radio ayudas", estaciones que permiten conocer la situaci�n de la embarcaci�n empleando aparatos electr�nicos que emiten ondas de radio constantemente a una velocidad de 300 kil�metros por segundo y en todas direcciones, las cuales pueden ser captadas por los receptores de los barcos.
Entre las m�s conocidas est�n el "Lor�n", el "Decca", el "Omega", que tienen estaciones en diferentes partes del planeta.
El Lor�n consta de dos sistemas, el "A" que cubre el hemisferio occidental, con estaciones en Europa, Oc�ano Pac�fico, Mar de China y Filipinas, y el "C", con red de estaciones en la costa oriental de los Estados Unidos, norte de Europa, Mediterr�neo, Alaska, Mar de Jap�n, Hawai y sudeste de Asia.
El Decca, que tiene un alcance de 250 millas con exactitud de 150 metros de d�a y 800 de noche, cubre todo el norte de Europa, Golfo de Vizcaya, Golfo P�rsico, Golfo de Bengala, oriente de Canad� y Estados Unidos y el Mediterr�neo.
El m�s utilizado es el Omega, que es un sistema de navegaci�n que opera a muy baja frecuencia pero a distancias muy grandes y con s�lo seis estaciones emisoras situadas a 6 500 millas de distancia unas de otras y dos de reserva, sincronizadas por un reloj at�mico, se cubre todo el globo terr�queo.
Uno de los sistemas que cada d�a se usa m�s, sobre todo en los grandes barcos, como los petroleros, los atuneros y los de investigaci�n, es el sistema de navegaci�n por sat�lite, el cual elimina problemas de nubes, niebla y tormentas el�ctricas, as� como dificultades de propagaci�n de las ondas.
Este sistema emplea un sat�lite artificial puesto en �rbita para este fin, el cual emite una se�al de radio en frecuencia que es registrada por un receptor en el barco. El sistema est� formado por cuatro sat�lites que aseguran el c�lculo de la posici�n de un m�vil en cualquier lugar de la Tierra.
Los sat�lites registran los datos en su memoria y los transmiten cada dos minutos, lo que permite que las embarcaciones se sit�en con gran precisi�n, siendo las posibilidades de error s�lo de algunos metros. De este modo se puede localizar un punto especial del oc�ano con mucha seguridad, por lo que este sistema es de gran utilidad en investigaci�n, aunque tiene una sola desventaja: su alto costo.
Tambi�n en la actualidad se encuentra en fase experimental el llamado "giroscopio l�ser" o "girol�ser", que tiene la ventaja de no tener partes m�viles, no ser sensible a la aceleraci�n y presentar alta resoluci�n y elevada estabilidad. Consiste en una base triangular rodeada por tres espejos sobre los que convergen dos rayos l�ser que dan a conocer con mucha exactitud la posici�n de su nave.
Los instrumentos de medici�n son 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 c�lculo de las distancias se hac�a, en un principio, de modo arbitrario cuando el piloto observaba correr alg�n 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 embarcaci�n, ya que son instrumentos que indican la velocidad y la distancia recorrida por el barco.
Las correderas cl�sicas constan de una h�lice que acciona un cuentavueltas graduado en millas, se fija en popa y mide la velocidad y la distancia recorrida seg�n el n�mero de vueltas. En la actualidad este principio ha permitido dise�ar correderas mec�nicas y electromagn�ticas.
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 m�s 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 embarcaci�n. La medida de profundidad tambi�n sit�a aproximadamente la posici�n 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 los de carga, destinados a calcular las condiciones de calado y estabilidad que va a presentar la embarcaci�n despu�s de completar las operaciones de carga y de distribuir los pesos de manera determinada. Entre estos instrumentos se incluyen tambi�n los que por medios neum�ticos indican el nivel de l�quidos, como el combustible y el agua que se cargaron para las traves�as.
Entre los instrumentos de mando que son utilizados para la transmisi�n de �rdenes y la operaci�n o mando de barco, se encuentran los tel�fonos de m�quinas y de maniobras y los mandos del tim�n.
Los tel�fonos de m�quinas y maniobra sirven para transmitir las �rdenes desde el puente de mando al cuarto de m�quinas o al puesto de maniobra de popa.
Si el barco lleva comp�s magn�tico, el mando del tim�n es siempre la cl�sica o t�pica rueda que, por medio de alg�n mecanismo de vapor, el�ctrico, hidr�ulico o combinaci�n de ambos, mueve el tim�n hacia el lado conveniente. Si el barco lleva un comp�s girosc�pico o sistemas electr�nicos de navegaci�n, como tiene mayor fuerza motriz puede llevar un sistema de autogobierno o piloto autom�tico, con el que, al poner el barco en rumbo, �l mismo se ajusta seg�n lo programado durante todo el tiempo que sea necesario.
Los instrumentos de c�lculo son todos los aparatos, tablas y calculadoras que se han ideado para simplificar los c�lculos de navegaci�n, aunque ninguno de ellos ha tenido una verdadera aceptaci�n; sin embargo, actualmente con la utilizaci�n de las computadoras electr�nicas en los barcos se puede conseguir el total automatismo de estos c�lculos.
En relaci�n con las comunicaciones, aparte del sistema de banderas del C�digo Internacional de Se�ales para comunicaciones r�pidas entre barcos a la vista, la mayor�a se hacen por medio de radio en ondas cortas o seg�n la distancia.
Los aparatos de comunicaciones dedicados a estas actividades son transmisores y receptores que permiten la comunicaci�n entre barcos o entre �stos y las estaciones costeras unidas a la red terrestre. La mayor parte del servicio se hace por medio de telegraf�a, aunque actualmente se est� empleando la radiotelefon�a, especialmente para distancias cortas.
Las caracter�sticas de la costa son una de las preocupaciones m�s importantes para el navegante y resulta relativamente f�cil observarlas durante el d�a, siempre que �ste sea claro, pero es dif�cil durante la noche, por lo que se hace necesaria la ayuda de ciertas se�ales luminosas con propiedades especiales.
Figura 3. Diferentes tipos de instrumentos que se utilizan en la navegaci�n.
Estas se�ales o marcas forman en conjunto el denominado "balizamiento" y se identifican durante el d�a por su forma y color y durante la noche por medio de luces distintivas. Aunque todas estas se�ales se podr�an agrupar bajo el nombre gen�rico 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 est�n los mecanismos que producen las se�ales y que est� compuesta por el foco luminoso, el sistema �ptico y el mecanismo que determina las caracter�sticas de la luz.
El origen de los faros es muy antiguo: se considera al Faro de Alejandr�a como el primero de su especie y data de hace 22 siglos; su construcci�n era tal que fue incluido entre las siete maravillas del mundo. El Coloso de Rodas, otra maravilla de la Antig�edad, serv�a tambi�n 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 categor�as, aquellos que est�n destinados exclusivamente a indicar la entrada de las bah�as, puertos, etc�tera, y los que rodean o se�alan alg�n peligro, generalmente una roca aislada o unos arrecifes m�s o menos alejados de la costa. Su alcance var�a seg�n la importancia de los faros. Los m�s poderosos son los de luces de situaci�n sobre las costas. Su luz, si el tiempo est� despejado, se observa a m�s de 50 kil�metros de distancia; pero como siempre se trata de luces de destellos, la intensidad luminosa del "escabozo", como dicen los marinos, es visible desde m�s lejos.
Los buques-faro son embarcaciones de construcci�n especial que tienen un faro a bordo y permanecen fondeados en lugares particularmente peligrosos o dif�ciles de balizar por otros medios; el faro es semejante al terrestre y el barco dispone de todos los elementos necesarios para la producci�n de energ�a. En la actualidad est�n siendo sustituidos por grandes torres met�licas que se fijan en el fondo el mar.
Los faros y los buques-faro est�n 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 tama�o que los faros y pueden estar en tierra o a flote, no tienen personal para su cuidado y se emplean para se�alar 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 est�n provistas de una luz desempe�an la misi�n de peque�os 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 bater�as 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 se�alamiento para mantenerlo en magn�fico estado y as� evitar los embates del mar que siempre son peligrosos.
Con todos estos aparatos y medios, la navegaci�n se ha ido caracterizando en diferentes tipos, por ejemplo, la navegaci�n de estima, en la cual sobre las cartas n�uticas se estima la situaci�n del barco aplicando f�rmulas de trigonometr�a. Este tipo de navegaci�n sirve para conocer de manera aproximada los movimientos de la embarcaci�n, por lo que se tiene que calcular cada hora y completar con m�todos astron�micos, o por alg�n sistema electr�nico.
La navegaci�n costera es la que se realiza a la vista de la costa y tomando algunas caracter�sticas de �sta como referencia. Est� basada en las cartas n�uticas y en los lugares geom�tricos o l�neas de posici�n.
La radionavegaci�n comprende los sistemas que se basan en las se�ales de radio que se emplean para calcular la posici�n de la embarcaci�n, y ha sido la base para desarrollar los sistemas de navegaci�n electr�nica que actualmente se utilizan y que son los radiofaros, los radiogoni�metros y el sistema Consol o Consolan.
Por �ltimo, cada d�a se desarrolla m�s la navegaci�n por sat�lite que exige aparatos complicados y personal experto en su operaci�n.
�sta es una descripci�n de la navegaci�n actual y no es posible predecir cu�les ser�n las variaciones en un futuro lejano, porque es probable que las t�cnicas de navegaci�n a�rea y espacial introduzcan nuevos conceptos que cambien los sistemas de navegaci�n mar�tima. Al mismo tiempo, est�n en fase experimental nuevos tipos de embarcaciones que exigir�n ideas nuevas.
