Teoría de navegación

Esta unidad amplía la teoría del PER: añade la esfera terrestre completa, los tres rumbos (verdadero, de superficie y efectivo), las formas de obtener la corrección total, la medida del tiempo y los equipos electrónicos de a bordo: radar, GNSS, cartas electrónicas y AIS. En el examen son 10 preguntas, con un máximo de 5 fallos.

La esfera terrestre

La Tierra gira alrededor de su eje, que la corta en los polos norte y sur. Todo lo demás se define a partir de ese eje.

• Ecuador: el círculo máximo perpendicular al eje. Divide la Tierra en hemisferios norte y sur.
• Meridianos: semicírculos máximos que van de polo a polo. El meridiano del lugar es el que pasa por el observador (su mitad es el meridiano superior; la mitad opuesta, el inferior). El meridiano cero o primer meridiano es el de Greenwich.
• Paralelos: círculos menores paralelos al ecuador. Todos los puntos de un paralelo tienen la misma latitud.
• Trópicos: de Cáncer (23° 27′ N) y de Capricornio (23° 27′ S).
• Círculos polares: ártico (66° 33′ N) y antártico (66° 33′ S), es decir, a 23° 27′ de cada polo.
• Trópicos y círculos polares no son arbitrarios: salen de la declinación máxima del sol en los solsticios (23° 27′, la inclinación del eje terrestre).
• El meridiano de Greenwich y su opuesto (el de 180°) forman un círculo máximo que divide la Tierra en hemisferio oriental y occidental.
• Cada meridiano es la mitad de un círculo máximo que pasa por los polos (por eso también se dice que los meridianos son círculos máximos), y todos cortan al ecuador en ángulo recto.

Coordenadas

• Latitud (l): arco de meridiano contado desde el ecuador hasta el paralelo del lugar. Va de 0° a 90°, N o S.
• Longitud (L): arco de ecuador contado desde el meridiano de Greenwich hasta el meridiano del lugar. Va de 0° a 180°, E o W.
• La situación de un observador es el corte de su paralelo con su meridiano. En los cálculos, las latitudes N se toman positivas y las S negativas (igual que las longitudes E y W).
• Diferencia de latitud (Δl): arco de meridiano entre dos paralelos, latitud de llegada menos latitud de salida (con su signo, N o S). Como mucho, 180°.
• Diferencia de longitud (ΔL): arco de ecuador entre dos meridianos, longitud de llegada menos longitud de salida. Como mucho, 180° (si sale más, se toma el camino corto por el otro lado).
• Latitud media (lm): la semisuma algebraica de las dos latitudes. Entre 15° N y 35° S: (15 − 35) / 2 = 10° S.
• La milla náutica (1852 m) es un minuto de arco de meridiano. Sobre el ecuador, una diferencia de longitud de 19° son 19 × 60 = 1140 millas.

Loxodrómica y carta Mercator

• Loxodrómica: la línea que corta todos los meridianos con el mismo ángulo. Es la derrota a rumbo constante.
• Ortodrómica: el arco de círculo máximo, la distancia más corta entre dos puntos. Exige ir cambiando de rumbo; no entra en el temario de cálculo, pero conviene distinguirla.
• Apartamiento (A): la distancia en millas medida sobre un paralelo entre dos meridianos. En la estima se toma sobre el paralelo de latitud media.
• La carta Mercator tiene meridianos y paralelos rectos y perpendiculares, con las latitudes aumentadas hacia el polo. En ella la loxodrómica es una recta y el rumbo trazado se mide con el transportador sobre cualquier meridiano. Es la carta de la navegación loxodrómica: el rumbo trazado corta todos los meridianos con el mismo ángulo, es una línea recta y su distancia se mide en la escala de latitudes (en el margen, a la altura del tramo medido).

Rumbos, abatimiento y deriva

El PER solo trabaja con el rumbo verdadero. En el Patrón de Yate hay que distinguir tres:

• Rumbo verdadero (Rv): el ángulo entre el norte verdadero y la línea de crujía, es decir, hacia donde apunta la proa.
• Rumbo de superficie (Rs): el que sigue el barco sobre el agua cuando le afecta el viento. Es la dirección de la estela.
• Rumbo efectivo (Ref): el que sigue sobre el fondo con la acción conjunta del viento y la corriente. Es el COG del GPS. El rumbo y la velocidad efectivos son el vector suma del rumbo y la velocidad de superficie con el rumbo y la intensidad horaria de la corriente.
• Rumbo de aguja (Ra): el ángulo entre el norte de aguja y la línea de crujía. Es el que marca el compás: Ra = Rv − Ct. Casi nunca coincide con el Rv porque le afectan la declinación y el desvío.

Todos los rumbos verdaderos (Rv, Rs y Ref) se cuentan desde el norte verdadero. El Rs y el Ref los puede seguir un GPS o un plóter con GPS; una corredera o una sonda no.

Los ángulos entre ellos:

• Abatimiento (Ab): el ángulo entre el Rv y el Rs, causado por el viento. Rs = Rv + Ab.
• Deriva: el ángulo entre el Rs y el Ref, causado por la corriente. Ref = Rs + deriva.

• El abatimiento se nombra por la banda hacia la que cae el barco: abatimiento a estribor (Rs a la derecha del Rv) es positivo; a babor (Rs a la izquierda), negativo.
• El abatimiento también se define como el ángulo entre la línea de crujía y la estela, o entre la proa y la dirección de avance sobre el agua: es lo mismo.
• No afecta igual a todos los barcos: depende de la obra muerta expuesta, del calado, de la velocidad y de cómo entre el viento. Por eso se estima en cada caso.
• Abatimiento y deriva no se compensan entre sí: son efectos independientes que pueden sumarse o restarse.
• Sin viento, Rv = Rs. Con el viento justo por la proa o por la popa, tampoco hay abatimiento.
• Sin corriente, Rs = Ref.
• Las marcaciones se cuentan desde la proa, así que se pasan a demora con el rumbo verdadero, aunque haya viento y corriente: Dv = Rv + M.

Corrección total

Hay tres nortes:

• Norte verdadero (Nv): el geográfico, el del meridiano.
• Norte magnético (Nm): hacia donde apuntaría una aguja sin perturbaciones.
• Norte de aguja (Na): el que marca el compás de a bordo.

Y tres ángulos entre ellos:

• Declinación magnética (dm), también llamada variación local: entre el Nv y el Nm. Depende del lugar (latitud y longitud) y del año: viene en la carta con su variación anual (variación secular). Es la misma para todos los barcos de una zona y no cambia con el rumbo. Las líneas de igual declinación son las isogónicas.
• Desvío (Δ): entre el Nm y el Na. Lo causan los hierros y equipos electrónicos de a bordo, el rumbo al que se navega y hasta el rumbo de grada (la orientación del barco mientras se construyó); es propio de cada barco y cambia con el rumbo, por eso se recoge en la tablilla de desvíos. Por todo esto la aguja no es fiable sin corregir.
• Corrección total (Ct): entre el Nv y el Na. Es la suma algebraica Ct = dm + Δ, con E (NE) positivo y W (NW) negativo. No es siempre positiva, y cambia con el tiempo (porque cambia la dm) y con el rumbo (porque cambia el desvío).
• Con Ra = 000° la proa apunta al Na: si el norte verdadero queda por babor de la proa, la Ct es positiva; si queda por estribor, negativa.
• Casos particulares: si Δ = 0, el rumbo magnético es el de aguja y Rv = Rm + dm; si dm = 0, Ra = Rv ∓ Δ.

• La Polar (en la constelación de la Osa Menor) está muy cerca del polo celeste, es decir, en el norte verdadero (geográfico), no en el magnético. En nuestras latitudes su azimut verdadero se aparta de 000° menos de un grado, y no siempre hacia el mismo lado: no es «siempre N», ni «siempre N 1° E» ni «siempre N 1° W». Su azimut medido con la aguja es un azimut de aguja (Za). Por eso Ct ≈ 000° − Za. Con Za = 357°, Ct = +3°; con Za = 007°, Ct = −7°.
• Si además conoces la dm, el desvío es Δ = Ct − dm. Ese desvío vale solo para el rumbo de aguja al que navegabas cuando lo mediste.
• Dos barcos en la misma zona tienen la misma dm, pero solo tienen la misma Ct si tienen el mismo desvío.
• Con niebla, sin enfilaciones ni estrellas, la Ct se obtiene con la declinación de la carta y la tablilla de desvíos.
• Una vez conocida, la Ct pasa a verdadera cualquier lectura de aguja: rumbos, demoras y azimutes (por ejemplo, el azimut verdadero de la Polar = Za + Ct).

Enfilación y oposición: las dos son líneas de posición entre dos marcas de la carta.

• Enfilación: las dos marcas se ven una detrás de otra; la línea que las une, prolongada, pasa por el observador.
• Oposición: el observador está entre las dos marcas, sobre la línea que las une.
• Una sola enfilación u oposición basta para hallar la Ct (la Dv se mide en la carta y la Da con la aguja), aunque no basta para situarse.

Publicaciones náuticas

En España las edita el Instituto Hidrográfico de la Marina (IHM), que también produce las cartas de papel y las ENC oficiales.

• Derroteros: describen la costa con detalle para reconocerla: accidentes, peligros, accesos a puertos, ensenadas y fondeaderos, perturbaciones magnéticas locales y el régimen de vientos y corrientes de la zona.
• Libro de Faros y Señales de Niebla: las características de faros, balizas y señales.
• Carta n.º 1 (INT 1): el catálogo de símbolos y abreviaturas de las cartas. Por ejemplo, una cruz dibujada en la costa es una iglesia.
• Avisos a los Navegantes: actualizan las cartas (de papel y ENC) y las demás publicaciones del IHM (derroteros, libro de faros) e informan de los cambios del entorno que afectan a la seguridad: balizamiento, sondas, obstrucciones, obras. Los publica el IHM en un grupo semanal, organizado en siete secciones. No incluyen boletines meteorológicos. Cada país los publica para sus cartas.
• Radioavisos: avisos urgentes por radio, que no sirven para corregir cartas. En la costa (los AVURNAV) se anuncian por el canal 16 con la señal de seguridad SÉCURITÉ y se emiten en un canal de trabajo.

Los avisos a los navegantes son de cuatro tipos:

• Los temporales y preliminares no son definitivos: conviene anotarlos a lápiz en la carta.
• La relación de cartas afectadas por los avisos publicados sale cada trimestre. Al pie de cada aviso, «carta afectada» indica qué cartas hay que corregir; no significa que el aviso sea provisional.
• El primer grupo de cada mes recoge los avisos T y P en vigor, y cada 1 de enero sale un grupo especial con los generales, temporales y preliminares vigentes.

Medida del tiempo

El temario pide los conceptos, no cálculos.

• Hora civil del lugar (Hcl): el tiempo transcurrido desde que el sol medio pasó por el meridiano inferior del lugar. Por eso a medianoche son las 00:00.
• Tiempo universal (TU o UTC): la hora civil de Greenwich (HcG), es decir, el tiempo desde que el sol medio pasó por el meridiano inferior de Greenwich (el de 180°). Es la misma para todos los observadores de la Tierra al mismo tiempo, y es la que usa el AIS.
• Hora legal o del huso (Hz): la del huso horario en el que estás. Hay 24 husos de 15°; el huso 0 va de 7° 30′ W a 7° 30′ E, con Greenwich en el centro.
• Hora oficial (Ho): la que establece el Gobierno de cada país. En la España peninsular es UTC + 1 en invierno y UTC + 2 en verano.
• Hora del reloj de bitácora (HRB): la que fija el patrón y por la que se rige la vida a bordo. Puede coincidir con la legal o con la oficial si el patrón lo decide, pero no tiene por qué, y se ajusta al cambiar de huso.

• La diferencia de hora entre dos lugares es su diferencia de longitud expresada en tiempo (15° = 1 h; 1° = 4 min).
• Navegando hacia el E, al cruzar un huso se adelanta el reloj de bitácora una hora; hacia el W, se retrasa.
• Los husos están limitados por dos meridianos separados 15°. Navegando a un rumbo con componente W (por ejemplo, Rv = 210°) se retrasa la HRB al cambiar de huso.
• El meridiano de 180° es la línea de cambio de fecha: navegando hacia el oeste se adelanta un día (se salta un día) al cruzarla, y se pasa del hemisferio occidental al oriental.

Radar

El radar emite pulsos de microondas, generados por el magnetrón, y recibe los que reflejan los objetos. Mide la distancia por el tiempo que tarda el eco en volver y la dirección por la orientación de la antena en ese momento. Así representa la costa, los barcos y los objetos a nivel del mar. Funciona igual de día que de noche y con niebla o lluvia: no depende de la visibilidad (la lluvia fuerte sí le resta alcance), ni del hemisferio.

• Marcación radar: el ángulo desde la línea de proa (la línea de fe de la pantalla) hasta el eco, contado por estribor o por babor.

Mandos

• Para ver una costa de ecos débiles a una escala adecuada se sube la ganancia. Pero la ganancia al máximo no aumenta el alcance ni quita interferencias: llena la pantalla de ruido y reduce la discriminación entre ecos, lo que falsea las lecturas.
• El anti-clutter de mar puede atenuar o borrar los ecos de barcos pequeños cercanos. Para quitar el oleaje se ajustan juntos el anti-clutter de mar y la ganancia; con lluvia o granizo fuerte, la ganancia y el anti-clutter de lluvia.
• Perturbaciones típicas: el oleaje (ecos acumulados alrededor del centro), la lluvia y las nubes muy cargadas, y las interferencias de otros radares.
• Para medir distancias, los anillos fijos y el VRM se ponen finos, no con el brillo al máximo: un anillo grueso da menos precisión.
• Una demora se puede tomar en cualquier presentación: en norte arriba sale directa; en proa arriba, sumando el rumbo.
• Con mala mar y lluvia se actúa sobre los dos anti-clutter, sabiendo que pueden desaparecer ecos pequeños.
• La lluvia reduce el alcance de detección. Los mástiles y chimeneas cerca de la antena producen sectores ciegos o zonas de sombra.
• El alcance depende sobre todo de la altura de la antena y del blanco; con mucha escora el haz se inclina y se pierden ecos.

Presentaciones

• Proa arriba: la línea de proa apunta hacia arriba. El cursor da marcaciones. Al cambiar de rumbo, toda la imagen gira en sentido contrario. Es la más aconsejable para tomar marcaciones.
• Norte arriba: la línea de proa marca el rumbo. El cursor da demoras verdaderas. Necesita un sensor de rumbo.
• Para pasar una marcación de radar a demora hay que conocer el rumbo: Dv = Rv + M, con la marcación por babor negativa.

• En movimiento relativo nuestro barco queda fijo en el centro: el eco de un barco parado se desplaza en sentido contrario a nuestro rumbo y a nuestra misma velocidad. El de un barco en movimiento se mueve según la suma de su propio vector y el opuesto al nuestro.
• Racon: baliza que responde al radar dibujando una letra Morse detrás del eco, que suele empezar por raya.
• Respondedor de radar (SART): aparece como una línea de doce puntos; trabaja en la banda X (9 GHz), así que solo lo ve un radar de banda X.

GNSS (GPS)

GNSS es el nombre común de los sistemas de navegación por satélite: GPS (EE. UU.), Galileo (Unión Europea), GLONASS (Rusia) y BeiDou (China).

• La constelación básica del GPS tiene 24 satélites operativos, en órbitas a unos 20.200 km (unos 20 000 km) de altura.
• El receptor se sitúa midiendo la distancia a varios satélites: con 3 satélites obtiene la situación en el plano (latitud y longitud, que es lo que se usa en la mar); con 4 la da también en altura y corrige su reloj, y es más fiable.
• La precisión de un receptor bien inicializado va de pocos metros a unas decenas.

El GNSS da la posición propia y, a partir de ella, el COG, la SOG y la ETA. No da la velocidad de otros barcos (eso es el AIS) ni datos de marea.

Dátum

El dátum es el sistema de referencia respecto al que se dan las coordenadas. El GPS trabaja en WGS-84. Para pasar la posición del GPS a la carta de papel (o al revés, un punto de la carta al GPS), el dátum de la carta debe ser el mismo o hay que aplicar la corrección que indique la carta. Si no, la posición queda desplazada: en una carta antigua con otro dátum, la situación representada será incorrecta. Que la carta sea Mercator no tiene nada que ver.

Llevar la posición del GPS a la carta de papel cada cierto tiempo permite controlar la derrota, detectar errores del equipo o del dátum y seguir navegando si falla.

Cartas electrónicas

Hay dos tipos de cartas electrónicas oficiales:

• RNC (raster): la copia digital exacta (escaneada) de la carta de papel oficial, publicada por o bajo la autoridad de un servicio hidrográfico. Se ve igual que ella y no aporta información adicional. Al ampliarla no gana detalle: solo se agranda la imagen. Como basta con escanear las cartas existentes, ha tenido más cobertura mundial que la ENC.
• ENC (vectorial): una base de datos en la que cada objeto es un vector con sus atributos, organizada por capas. Se puede consultar, elegir qué mostrar y genera alarmas. Está referida al dátum WGS-84, es más completa que la raster y sigue la norma S-57 de la OHI (la ISO 19379 es para cartas no oficiales). La publican solo los servicios hidrográficos de los Gobiernos (en España, el IHM) o con sus datos. Cada celda ENC se identifica con un código de 8 caracteres; los dos primeros indican el país productor.
• Las dos se actualizan con los Avisos a los Navegantes. Las dos son oficiales y fiables si están al día.

El ECDIS es el sistema de presentación de cartas electrónicas aprobado por la OMI. Muestra cartas raster y vectoriales, integra la posición del GNSS (que siempre debe estar conectado) y la de otros sensores como el radar, la sonda y el AIS, y puede actualizar las ENC automáticamente. Su presentación mínima incluye los datos hidrográficos, las ayudas a la navegación y los dispositivos de separación de tráfico, pero no las corrientes de marea. Un simple plotter es una pantalla que muestra cartas y la posición, sin esa homologación.

En la navegación de recreo, la carta electrónica no sustituye a la de papel: hay que llevar las cartas de papel.

AIS

El AIS (sistema de identificación automática; en español, SIA) emite y recibe automáticamente datos entre barcos y estaciones de tierra por VHF, en dos canales dedicados (87B y 88B, 161,975 y 162,025 MHz). Su finalidad es identificar barcos y ayudar a evitar abordajes.

• Clase A: buques obligados por el SOLAS. Clase B: recreo y otros barcos. Un clase B también emite y recibe nombre, tipo y dimensiones, hora, posición, rumbo, velocidad y estado (fondeado, navegando).
• Además de barcos, muestra estaciones costeras y ayudas a la navegación con AIS, y permite enviar mensajes de texto de seguridad. Algunas estaciones difunden por AIS datos hidrográficos y meteorológicos locales, pero el AIS no es el medio para recibir los partes meteorológicos.
• Los datos recibidos se pueden ver en una carta electrónica o ECDIS, que marca a cada barco con su indicativo y guarda su derrota.
• No sirve para gobernar ni para cambiar el rumbo del piloto automático, y no da la carga ni la tripulación.
• El patrón puede apagarlo si cree que tenerlo encendido compromete la seguridad o protección del barco (por ejemplo, en zonas de piratería); en los demás casos, mejor encendido.
• Para transmitir, el equipo debe estar programado con el MMSI de la licencia de radio del barco.
• La hora que transmite es UTC.
• Su alcance es el de la VHF, y puede «ver» barcos tras un recodo o una elevación que tapan al radar.
• Calcula el CPA (distancia mínima de paso) y el TCPA (tiempo hasta ella).
• Complementa al radar, pero no lo sustituye: solo detecta a quien lleva un AIS encendido. No es obligatorio para todos los barcos.

También entra en este tema

En algunos exámenes, sobre todo los bilingües de Cataluña, el bloque de teoría de navegación trae preguntas de seguridad en la mar. Se estudian a fondo en ese tema; aquí van los datos que bastan para contestarlas.

Claves para el examen

Errores frecuentes

Fuentes

• Real Decreto 875/2014, de 10 de octubre (BOE-A-2014-10344), anexo II: temario de la unidad «Teoría de navegación» del Patrón de Yate.
• N. Bowditch, The American Practical Navigator (NGA Pub. 9), obra de dominio público del Gobierno de EE. UU.: definiciones de abatimiento y corriente, derrota loxodrómica y navegación por latitud media.
• GPS.gov (Gobierno de EE. UU.): constelación y altura de los satélites GPS.
• Guardia Costera de EE. UU. (NAVCEN): canales del AIS y respuesta de los racon.
• NOAA, ENC Design Handbook: estructura del nombre de las celdas ENC.
• Instituto Hidrográfico de la Marina, Grupo Especial de Avisos a los Navegantes: tipos de avisos y contenido del grupo semanal (solo hechos).
• Organización Hidrográfica Internacional (OHI), norma S-57: formato de las ENC (solo hechos).
• Las figuras son de elaboración propia de NautiPractic.