A lo largo de la historia se han producido muchas innovaciones que han facilitado las actividades de las personas. En el mundo de la náutica una de las innovaciones que más ha cambiado y facilitado la forma de navegar ha sido el GPS náutico.
En este artículo vamos a ver el funcionamiento del GPS, las funciones del GPS plotter náutico o GPS cartográfico náutico y algunas aplicaciones de GPS náutico. También veremos cómo nos podemos situar en el mar usando el GPS y cómo podemos situarnos si no tenemos GPS.
Tanto si buscas formación profesional marítima como si lo que quieres es realizar un curso nático de recreo este es tu artículo ideal.
Contenido
¿Qué es GPS náutico?
Lo que llamamos GPS debería llamarse en realidad GNSS (Global NavigationSatelliteSystem) Sistema Global de Navegación por Satélite. El GPS es el sistema desarrollado por Estados Unidos de GNSS, que hasta hace poco era el único en funcionamiento en todo el mundo, pero hoy en día ya tenemos disponibles los sistemas GLONASS, desarrollado por Rusia, y GALILEO, desarrollado por la Unión Europea. China también está desarrollando el sistema BeiDou, aunque aún no está operativo para todos los dispositivos en todo el mundo.
Todos estos sistemas están compuestos de un grupo de unos 30 satélites que cubren toda la superficie de la Tierra,ofreciendo cobertura continua en todos los puntos de la superficie por al menos 4 satélites.
Además de estos satélites también se necesitan unas estaciones en tierra para la coordinación de los satélites y los dispositivos móviles.
Finalmente tenemos los dispositivos receptores. Estos son los que tendrán que adquirir los usuarios para poder hacer uso de estos sistemas.
La función básica de un GPS náutico es determinar la posición de la embarcación, pero como veremos más adelante, se puede sacar mucho más provecho de un GPS plotter en la náutica.
Tipos de GPS
Hay muchos tipos de GPS náuticos diferentes, aunque todos tienen una parte en común. El GPS básico simplemente nos permite conocer nuestra posición sobre la superficie de la Tierra. Para saber cómo calcula nuestra posición solo hay que leer el apartado que viene a continuación.
A parte del GPS básico, encontramos otros tipos de GPS, que utilizan esa función de posicionamiento para ofrecer más utilidades. El más conocido es el Plóter o GPS con carta náutica.
El Plóter nos permite visualizar una carta náutica (mapa donde se representa la costa y el mar incluyendo los peligros y profundidades detalladas en todas las zonas navegables) y gracias a la función de posicionamiento, permite visualizar la posición de nuestra embarcación sobre la carta.
En buques mercantes y de pasaje es obligatorio el uso de equipos ECDIS (equipos de visualización de cartas náuticas electrónicas) que son una versión más completa del Plóter, permitiendo más funciones relacionadas con la seguridad y la planificación de la navegación. Más adelante explicaremos a fondo estas funciones que nos permiten estos equipos.
También podemos diferenciar el GPS portátil náutico. Los equipos GPS anteriores estarían instalados de forma permanente en un buque, teniendo la antena GPS náutica instalada en la parte alta del buque o embarcación para mejorar su cobertura con los satélites. El GPS náutico portátil es un equipo que lleva la antena incorporada y una batería, con lo que se consigue poderlo transportar fácilmente.
Hoy en día, los avances tecnológicos han permitido la reducción del tamaño de todos los componentes que forman los dispositivos portátiles GPS y también su coste. Esto permite que se puedan instalar en muchos dispositivos portátiles de pequeño tamaño, como los teléfonos móviles o incluso en los relojes de pulsera.
Los smartphones disponen de GPS, incluso los de gama baja, y por ello se han desarrollado también una serie de app de GPS náutico para poder posicionarnos en el mar. Algunas de ellas también ofrecen servicios para el GPS náutico online, como la superposición de la previsión meteorológica sobre la carta para la zona donde se encuentra el buque.
Con la ayuda de estas aplicaciones, tu propio teléfono móvil se puede convertir en uno de los mejores GPS náuticos portátiles. Si estás interesado en conocer cuáles son las mejores apps para navegar puedes consultar el blog de PronauticLas mejores apps para la navegación marítima.
¿Cómo funciona el GPS marino?
En este apartado entraremos en profundidad en el funcionamiento del GPS. Como se ha explicado antes, el sistema consta de unos satélites, unas estaciones terrestres y los receptores.
Los satélites transmiten constantemente una señal en las frecuencias de 1575,42 MHz y 1227,6 MHz. En esa señal incluyen la posición del satélite en el momento de enviar la señal y la hora exacta a la que se ha enviado.
Para que el satélite pueda saber la hora exacta a la que ha enviado la señal llevan incorporado un reloj atómico, que es el más preciso que existe hoy en día. Además, este reloj se puede ir ajustando desde tierra a través de las estaciones terrestres, que también disponen de estos relojes. Para controlar y conocer la posición del satélite también se hace a través de estas estaciones terrestres y de los demás satélites.
Cuando un receptor GPS recibe la señal de un satélite, al contener esta señal el momento en que se ha enviado, puede calcular cuánto tiempo ha pasado desde que se envió. Al conocerse la velocidad a la que se propagan estas ondas por la atmósfera (cercana a la velocidad de la luz) y el tiempo que hace que se envió la señal, se puede conocer la distancia entre el satélite y el receptor. Sabiendo la distancia a tres satélites más la posición de estos tres satélites, se puede calcular la posición del receptor.
Sin embargo, hacen falta como mínimo 4 satélites para que el sistema funcione y el receptor pueda situarse. Esto es debido a que hará falta otro satélite más para que el receptor pueda calcular su propia hora, ya que el receptor no tendrá un reloj atómico lo suficientemente preciso para calcular estos tiempos tan cortos con precisión.
Con este método se obtiene una precisión de unos 25 metros, debido a varios efectos, principalmente el cambio de velocidad en la transmisión de las señales que produce la propia atmósfera. Para corregir estos errores se puede usar el sistema DGPS, que usa unas estaciones terrestres de posición conocida, que al calcular su posición mediante el GPS detectan cual es el error que causa la atmósfera en la posición indicada por el GPS. Este error se transmite a los receptores a través de radiofaros que permiten que los GPS náuticos puedan corregir la posición del GPS llegando a un error inferior a los 2 metros. El alcance de estos radiofaros es de unas 60 millas náuticas, por lo que en alta mar o en zonas donde no haya radiofaros se tendrá el error de unos 25 metros.
Algunos sistemas que aplican otras correcciones pueden llegar a tener una precisión de pocos centímetros.
¿Qué sistemas de coordenadas se usan para la navegación marítima?
El sistema de coordenadas usado a nivel mundial para situarse sobre la superficie de la Tierra es el sistema de coordenadas geográficas que consta de la latitud y la longitud.
Ambos sistemas se cuentan en grados de ángulo. Teniendo en cuenta que una circunferencia completa son 360o, se divide la circunferencia de la Tierra en 360 partes iguales llamadas grados. Cada grado se divide en 60 partes iguales llamadas minutos. Cada minuto tendrá una longitud máxima de una milla náutica. Estos minutos se pueden dividir a su vez en 60 partes iguales llamadas segundos.
Para las coordenadas náuticas no se suele usar los segundos, ya que no se necesita tanta precisión normalmente, aunque sí se suele usar una décima de minuto. El GPS nos dará más decimales para poder tener una posición más precisa.
La latitud sería la separación del Ecuador, mientras que la longitud sería la separación del meridiano de Greenwich, que son los dos círculos de referencia sobre la Tierra para las coordenadas usadas para la navegación marítima.
Características principales de un GPS
Algunos GPS están instalados en otros equipos con el único objetivo de proporcionar a ese equipo con la información sobre su posición. Estos solo necesitarán una antena, un transductor para convertir la señal recibida en la información necesaria y un procesador para procesar esa información y obtener su ubicación.
Los GPS que no vayan asociados a otros equipos también constarán de un monitor o pantalla para mostrar sus datos. Los más básicos solo mostrarán la hora y la posición obtenida, aunque casi todos también permitirán conocer nuestra velocidad, rumbo o dirección del movimiento y distancia recorrida en un tiempo.
Algunos modelos también nos dibujarán un esquema de la posición de los satélites alrededor de nuestra posición y nos dejarán elegir de cuales obtener los datos para calcular la posición, aunque también lo harán de forma automática.
Los modelos más avanzados son los GPS náuticos cartográficos, conocidos como Plotter, que incorporan cartas náuticas, de los que hablaremos más adelante.
¿Cómo saber la ubicación de un barco en el mar?
Desde la puesta en marcha del sistema de posicionamiento GPS, éste es el método más rápido y preciso que se puede usar para ubicar un barco en el mar, usando el sistema de coordenadas de latitud y longitud. Sin embargo, antes de poder usar el GPS había otros métodos que se podían usar para ubicar un barco en el mar con un grado de precisión suficiente para realizar una navegación segura, seguir una ruta determinada y llegar al destino en el momento adecuado. Estos métodos se siguen usando hoy en día e incluso se recomienda que se usen regularmente para verificar la posición obtenida por el GPS.
Para obtener cierta maestría en el arte de la navegación es imprescindible conocer estos métodos para situarse en el mar. Uno de ellos es la navegación costera, que consiste en situarse tomando referencias a puntos singulares de la costa, como un faro, una montaña, etc. La navegación costera es el método más sencillo y que primero se aprende para situarse en el mar.
Hay diferentes formas de obtener nuestra posición mediante referencias a tierra. Siempre vamos a necesitar una carta náutica sobre la que dibujar estas referencias y vamos a necesitar dos líneas de referencia, que tras dibujarlas en la carta, en el punto donde se crucen es donde se encuentra nuestro barco. Las diferentes referencias que se pueden tomar a tierra son: una distancia a un punto, una demora (dirección en la que vemos un punto), una enfilación (cuando vemos dos puntos exactamente en la misma dirección), una oposición (cuando nos encontramos en medio de dos puntos) y una profundidad o sonda.
Sin embargo, una vez nos alejamos de la costa y la perdemos de vista ya no podemos usar estas referencias. Se puede realizar una navegación de estima, que consiste en ir estimando nuestra posición a partir de una posición anterior conocida, sabiendo la dirección y la distancia que nos hemos movido. Sin embargo, para distancias largas se va acumulando un error que puede llegar a ser demasiado grande para seguir navegando con seguridad.
Finalmente tenemos la navegación astronómica, que trata de encontrar la ubicación del barco sobre la Tierra mediante la observación de las estrellas y la realización de una serie de cálculos. Hace ya muchos siglos que se descubrió que observando las estrellas se podía obtener información sobre la posición en que se encontraba una embarcación o una persona sobre la superficie terrestre. Sin embargo, hasta el 1735, lo único que se podía calcular con bastante precisión era la latitud.
Mediante la observación de la altura de la estrella Polar o del Sol en el momento de la meridiana (cuando pasa por encima del meridiano en el que nos encontramos) se puede calcular directamente la latitud del observador, teniendo en cuenta el día del año en que nos encontramos. Para obtener una precisión exacta hace falta saber la hora exacta, pero simplemente sabiendo el día se obtiene un error aceptable para la navegación transoceánica.
Lo único que necesitamos es una herramienta que nos permita medir el ángulo entre el horizonte y el Sol o la estrella. Esta herramienta se llama sextante, que fue inventado sobre el 1730, pero anteriormente, desde hace más de 2000 años, también se usaban el astrolabio y el cuadrante para conseguir un cálculo aproximado.
Sin embargo, con esto solo se puede descubrir la latitud, ya que para encontrar la longitud necesitamos saber la hora exacta con un error de pocos segundos. En esa época solo se tenían relojes de arena y de Sol, que no permitían una precisión tan alta. Hasta la invención del cronómetro marino en el 1735, un reloj con la suficiente precisión y que la mantiene aún con los movimientos del barco, no se pudo calcular la longitud.
Para el cálculo de la longitud también necesitamos un almanaque náutico, que es un libro del que se pueden obtener las posiciones durante todo un año, segundo a segundo, de los principales astros visibles (el Sol, 4 planetas, la Luna y 99 estrellas). Con estos datos y obteniendo las alturas respecto al horizontes de estos astros con el sextante, se puede calcular nuestra posición con bastante precisión, pudiendo obtener errores de menos de una milla, que para navegaciones oceánicas son precisiones más que suficientes.
Trazar una ruta
Una de las funciones principales que nos permite realizar una carta náutica GPS o Plotter es trazar una ruta de navegación sobre la carta. La creación de rutas es uno de los ejercicios más importantes que tienen que realizar los navegantes antes de empezar una travesía, ya que se determinará por donde se puede navegar de forma segura, a qué horas se pasará por cada punto conflictivo para poder calcular la altura de la marea y muchos más detalles importantes.
Algunos modelos de plotter o aplicaciones de cartas náuticas de pago nos permiten la creación automática de rutas. Introduciendo los parámetros de nuestro buque, los márgenes de seguridad, tanto laterales como de profundidad que queremos mantener, y la velocidad de la embarcación o la hora a la que se quiere llegar o pasar por algún punto importante, el mismo Plotter o aplicación calcula la mejor ruta, evitando pasar por sitios peligrosos, teniendo en cuenta la altura de las mareas cuando se pase por sitios de poca profundidad y calculando el tiempo de viaje o la velocidad necesaria para llegar al destino a la hora introducida.
Si queremos trazar la ruta manualmente deberemos introducir una serie de waypoints (puntos de interés o puntos donde hay que cambiar el rumbo), que se podrán introducir metiendo su latitud y longitud o marcándolos sobre la carta náutica. Si la ruta se crea de forma automática, nos aparecerá automáticamente la lista de waypoints que hay que seguir.
Seguir una ruta
Una vez creada una ruta, para poder seguirla también podrá hacerse de forma manual o automática, dependiendo del modelo de GPS o Plotter que dispongamos. En todos casos tendremos que seleccionar la ruta guardada dentro del equipo o de la aplicación y seleccionarla para que empiece el seguimiento.
El dispositivo nos enseñará una serie de información sobre la ruta que estamos siguiendo, como por ejemplo: la velocidad a la que deberíamos ir para llegar a la hora indicada o la hora a la que llegaremos si continuamos navegando a la velocidad actual; la distancia que nos hemos separado lateralmente de la ruta que se había planeado; el rumbo al que deberíamos ir para llegar al siguiente waypoint; la distancia total restante para completar la ruta y la distancia al siguiente waypoint.
Para seguir la ruta de forma manual habrá que poner el rumbo que nos indica el GPS para llegar al siguiente waypoint, teniendo en cuenta que el rumbo que nos indica el GPS siempre será rumbo efectivo (COG Course Over Ground), es decir, tomando en cuenta el efecto del viento y las corrientes para que el buque realmente se mueva en esa dirección.
Una forma sencilla de hacerlo es usando un piloto automático. Le marcamos al piloto automático que siga el rumbo que nos indica el GPS. Normalmente ese rumbo será rumbo verdadero o incluso rumbo de aguja (dependiendo del piloto automático que tengamos), por lo que después habrá que comprobar en el mismo GPS que rumbo nos dice que está haciendo el barco. Si el rumbo que nos indica no coincide con el que hay que seguir para llegar al waypoint, habrá que corregir el rumbo indicado al piloto automático unos grados a babor o estribor hasta conseguir que el rumbo del GPS (rumbo efectivo) coincida con el rumbo para llegar al próximo waypoint. Habrá que comprobar regularmente que seguimos llevando buen rumbo, ya que si cambia el viento o la corriente va a cambiar nuestro rumbo efectivo y habrá que volver a ajustar el piloto automático.
Una vez se llega al waypoint, el dispositivo nos indicará el rumbo a seguir para llegar al siguiente waypoint de la lista, y habrá que hacer el cambio de rumbo que sea necesario para ajustar el nuevo rumbo de la misma forma que se acaba de explicar.
Algunos modelos de GPS y de piloto automático nos permitirán hacer esto de forma automática. Tanto el ajuste del rumbo como el cambio de rumbo al llegar a un waypoint. Incluso se podrá ajustar un máximo ángulo de timón para que los cambios de rumbo no sean muy bruscos, o un radio de giro determinado para que no nos desviemos demasiado de la ruta durante el cambio de rumbo.
Otras funciones del GPS
La gran importancia de conocer nuestra posición permite que el GPS náutico se pueda usar para muchas más funciones. Aquí enumeramos algunos ejemplos.
Los equipos de radiocomunicaciones como la radio VHF o la radiobaliza EPIRB pueden contener un receptor GPS o estar conectados al GPS náutico del barco para poder enviar su posición al realizar una llamada de emergencia automática, aumentando la facilidad y velocidad de solicitar socorro en el mar.
El AIS también tiene incorporado un receptor GPS, que le permite enviar la posición de nuestro barco a los demás barcos alrededor y comparar su posición con la nuestra. Si conectamos ambos equipos, el plotter también nos permitirá incorporar los datos del AIS sobre la carta náutica, de manera que sobre la carta no solamente veremos nuestro barco sino también todos los demás que tengamos cerca y tengan el equipos AIS en funcionamiento.
El GPS también se usa para realizar trabajos de cartografía y topografía marina, submarina y costera, ya que facilita la creación de mapas precisos en tres dimensiones.
También se usan en la pesca para marcar la posición en la que se han dejado las redes o palangres para después poder volver a recogerlos fácilmente y también pueden servir para marcar la posición donde se han encontrado cierto tipo de peces para hacer estudios de la vida marina.