Efectos Navales de los Barcos mayores y Barcos Menores y su utilizacion en la Navegación.
OCEANOGRAFíA
La Oceanografía o ciencia del mar , es una de las ramas de la geografía que se dedica al estudio los mares y océanos, en cuanto a su estructura y dinámica, relacionados con los procesos físicos, tales como las propiedades del agua de mar, las corrientes, las mareas y el oleaje, así como su interrelación con la atmósfera. El estudio de esta disciplina es de suma importancia para los estudiantes de las carreras náuticas, sin el conocimiento de la misma no se podría gobernar un buque con seguridad,
Fig.1 
La palabra oceanografía (del griego ωκεανός, "océano" y γραφειν, "describir" o "representar gráficamente") fue empleada por primera vez en el año 1584, del francés océanographie, pero tuvo una vida corta. En el año1880 retorna al alemán como Oceanographie. En esa misma época surgen correlativamente en otras lenguas oceanography, en ingles; oceanografía, en español. En la lengua portuguesa, la palabra oceanografía aparece al final del siglo XIX.
fig.2
Para su estudio se puede dividir en tres partes,
Oceanografía descriptiva: Describe la distribución y características de las masas de agua en los océanos. Constituye la contrapartida marina de la hidrografía continental.
Oceanografía dinámica: Estudia el movimiento del agua de los océanos y sus causas.
Oceanografía meteorológica: Es la rama de la oceanografía física que estudia a las interacciones entre la atmósfera y los océanos.
Fig.3
En todo momento, el navegante debe conocer lo relacionado con el entorno marítimo donde se encuentre el buque, tales como ; profundidad y tipo de fondo, las corrientes que existen, las mareas que predominan, el oleaje, la densidad, salinidad, temperatura, la coloración del agua.
fig.4
En este artículo abordaremos los temas de la oceanografía desde un punto de vista teórico, la práctica les toca a los lectores entusiasmado en esta materia.
Siendo Guardiamarina en la Academia Naval de la República de Cuba por los años 60 del siglo XX recuerdo al profesor de Oceanografía el Alférez de Fragata Godoy , muy preparado por cierto , el cual me entusiasmo en el estudio de esta asignatura, espero que ustedes se animen igualmente . Algunos años después me toco impartir esta asignatura. Baso este artículo
en mis apuntes como profesor y la experiencia adquirida en el ejercicio de la profesión. Las fotos fueron obtenidas de artículos que aparecen en internet y en las enciclopedias
Oceanografía Descriptiva: Describe la distribución y características de las masas de agua en los océanos. Constituye la contraparteida marina de la hidrografía continental, se dedica al estudio de las propiedades del agua de mar, como; profundidad, tipos de fondo, densidad, salinidad, temperatura y la coloración del agua.
La medición de estas propiedades oceanográficas se realizan por medio de los siguientes instrumentos: termómetros reversibles, botellas , Nansen y Niskin , CTDs, dispositivos múltiples para muestreos de agua , termosalinógrafos .sensores remotos.
Fig-4A
Medición de la temperatura y profundidad del agua de mar. El primer instrumento que alcanzó la exactitud requerida de 0,001º C fue el termómetro reversible (Fig. 5). Este termómetro consiste en un tubo de vidrio llenado con mercurio con una espiral de 360º. El conducto se restringe a la anchura capilar en la bobina, donde tiene un apéndice capilar . A medida que el termómetro desciende, el mercurio de un depósito en el fondo se eleva en proporción a la temperatura exterior. Cuando se alcanza la profundidad deseada el termómetro se invierte 180º con la finalidad de interrumpir el flujo de mercurio en el apéndice capilar, y solamente el mercurio que estaba sobre el punto de desempate se recoge en la parte más inferior del tubo de cristal. Esta parte lleva una graduación calibrada que permite que la temperatura se lea cuando el termómetro está de vuelta en la superficie.
Fig.5
Para eliminar el efecto de la presión, que comprime el tubo y hace que más mercurio se eleve sobre el punto de desempate durante el descenso del instrumento, el termómetro se encierra en una cubierta de cristal resistente a la presión. Para corregir los efectos de presión, este "termómetro reversible protegido" se utiliza conjuntamente con un "termómetro reversible no-protegido " (un termómetro expuesto al efecto de la presión). La diferencia entre las dos lecturas de temperatura se puede utilizar para determinar la presión y así la profundidad en las cuales las lecturas fueron tomadas. El termómetro reversible es también, por tanto, un instrumento para medir la profundidad. SALINIDAD, OXÍGENO, NUTRIENTES Y LAS CONCENTRACIONES DE TRAZADORES
La medición de salinidad, oxígeno, nutrientes y las concentraciones de trazadores requiere la colecta de muestras de agua de varias profundidades. Esta tarea se logra mediante el uso de "botellas para muestras de aguas". La primera botella de este tipo fue desarrollada por Fritjof Nansen y se conoce como la botella Nansen(Fig.6). Consiste en un cilindro de metal con dos mecanismos de cierre que rotan en ambos extremos. La botella se une a un cable como se muestra en la Figura 6 Cuando la botella se baja a la profundidad deseada está va abierta en ambos extremos, así que el agua entra y sale libremente. En la profundidad donde va a ser tomada la muestra de agua, el extremo superior de la botella se suelta del cable y la botella se invierte por su propio peso. Esto cierra las válvulas de los extremos y atrapa la muestra de agua, que se lleva entonces hacia la superficie.
Figura 6 NANSEN
En un "lance oceanográfico" o hidrocala, varias botellas se unen a un cable delgado a intervalos pre-determinados y se bajan al mar. Cuando las botellas alcanzan la profundidad deseada un peso metálico ("mensajeros") se deja caer deslizándose por el cable para así accionar el mecanismo que gira la primera botella desde arriba. El mismo mecanismo libera un mensajero desde esa botella; ese mensajero viaja hacia abajo a lo largo del cable para accionar la inversión de la segunda botella, y así sucesivamente, hasta alcanzar la última botella.
Fi gura 7 Niskin
Las botellas Nansen han sido sustituidas por las botellas de Niskin (Fig.7) que incopora dos novedades a la de Nansen. El cilindro se fabrica de plástico lo cual elimina la reacción química entre la botella y la muestra que podría interferir con la medición de substancias trazas. Su mecanismo de cierre no requiere hacer girar la botella; las válvulas o tapas superior e inferior son mantenidas abiertas por cordones (usualmente de nylon) y cerradas por una venda elástica que corre por dentro de la botella. Puesto que la botella Niskin es fija en el alambre en dos puntos en vez de uno (como es el caso de la botella Nansen) esto hace más fácil aumentar su volumen de muestra. Las botellas Niskin de diversos tamaños se utilizan para la toma de muestras de varios trazadores.
Las botellas Nansen y Niskin se utilizan con termómetros reversibles. En la botella Nansen, los termómetros se montan en un marco fijo y la rotación de 180º se logra invirtiendo la botella. En las botellas Niskin, los termómetros se montan sobre un marco rotatorio que se acciona al cierre de las válvulas superior e inferior.
Figura 8
En la actualidad, el instrumento estándar que se utiliza para medir la temperatura, salinidad y a menudo también el contenido en oxígeno disuelto es el CTD (Por sus siglas en inglés: Conductivity Temperature and Depth -conductividad, temperatura y profundidad-) (Figura 8). Cada uno de los sensores del CTD emplea el principio de la medida eléctrica. Un termómetro de platino cambia su resistencia eléctrica con la temperatura. Si se incorpora un oscilador eléctrico, un cambio en su resistencia produce un cambio de la frecuencia del oscilador, que puede ser medido. La conductividad del agua de mar se puede medir de una manera similar como el cambio de la frecuencia de un segundo oscilador, y un cambio en la presión produce un cambio de la frecuencia en un tercer oscilador. La señal combinada se envía hacia arriba a través del cable conductor, mediante el cual se baja el CTD. Esto produce lecturas continuas de temperatura y conductividad en función de la profundidad a una razón de hasta 30 lecturas por segundo, una extensa mejora por encima de los 12 puntos de referencias que se producen mediante las 12 botellas Nansen o Niskin que usualmente se podrían utilizar en un solo lance vertical.
Los circuitos eléctricos permiten la medición en rápida sucesión, pero sufren de "deriva instrumental" lo que significa que sus calibraciones cambian con el tiempo. Los sistemas de CTD por lo tanto tienen que ser calibrados comparando sus lecturas regularmente contra instrumentos más estables. Por lo tanto se utilizan siempre conjuntamente con termómetros reversibles y un dispositivo de muestreo de agua múltiple.
Figura 9
Los dispositivos de muestreo de agua múltiple permiten el uso de las botellas Niskin sobre el cable eléctricamente conductor. Diversos fabricantes tienen diversos nombres para sus productos, tal como roseta o carrusel. En todos los productos las botellas Niskin se organizan en un marco de forma circular (Fig. 9) con un CTD montado generalmente por debajo o en el centro.
La ventaja de los dispositivos multi-muestras, sobre el uso del cable hidrográfico con mensajeros, es que las botellas de agua se pueden cerrar remotamente desde la cubierta. Esto significa que las profundidades de muestreo no tienen que fijarse a priori antes que las botellas sean bajadas. A medida que se baja el sistema y se reciben los datos desde el CTD, el operador puede buscar capas de interés particular y tomar muestras de agua en los niveles de profundidad más interesantes.
Fig. 10
La introducción del CTD (Fig. 10) abrió la posibilidad de tomar lecturas continuas de temperatura y de salinidad en la superficie. El agua de flujo continuo que entra al sistema de enfriamiento de los motores del barco, se bombea directo a un tanque en el cual se han instalados sensores de temperatura y de conductividad. Tal sistema se conoce como termosalinógrafo.
La mayoría de las medidas oceanográficas desde el espacio o desde aviones se basan en el uso de los radiómetros, estos son instrumentos que miden la energía electromagnética que irradia una superficie. Esta radiación toma lugar sobre un amplio rango de longitudes de onda, incluyendo la emisión de luz en el rango visible, de calor en el rango infrarrojo, y a longitudes de onda más cortas, tales como las emitidas por Radares y rayos-X. La mayoría de los radiómetros oceanográficos funcionan en varias bandas de longitudes de onda. Una discusión detallada de todas las aplicaciones de sensores remotos va más allá del alcance de estas notas de clase, de manera que solamente los sistemas más básicos se mencionan aquí.
Los radiómetros que operan en el infrarrojo se usan para medir la temperatura de la superficie del mar. La resolución con la que miden la temperatura de la superficie ha aumentado constantemente a lo largo de los años; el sensor AVHRR (Por sus siglas en inglés: Advanced Very High Resolution Radiometer -Radiómetro Avanzado de muy Alta Resolución-) tiene una resolución que es cercana a 0,2º C.
Los Radiómetros multi-espectrales miden en varias bandas de longitud de onda. Al comparar la señal de la radiación recibida en diversas longitudes de onda es posible medir la cobertura espacial y la edad del hielo, el contenido de clorofila, la carga de sedimento, la materia particulada y otras cantidades de interés a la biología marina.
Las mediciones a las longitudes de onda del radar se hacen con un instrumento conocido como SAR (Por sus siglas en inglés: Synthetic Aperture Radar -Radar de Apertura Sintética-). Este se puede utilizar para detectar las expresiones superficiales de las ondas internas, el efecto de la lluvia sobre las olas superficiales, el efecto de la topografía del fondo marino sobre las corrientes y olas, y una gama amplia de otros fenómenos. Muchos de estos fenómenos pertenecen a la categoría de "propiedades dinámicas" las cuales se discuten más adelante.
La densidad del agua de mar tiene una importancia significativa en la circulación oceánica. Se expresa en gramos por centímetro cúbico. La densidad del agua depende fundamentalmente de la temperatura y la salinidad.
El agua pura (destilada) alcanza un máximo de densidad a 4ºc y es igual a 1. Por otra parte, cuando se agregan iones a un volumen fijo de agua su masa aumenta. Así, un aumento de salinidad produce un aumento en la densidad del agua, por lo tanto, como el agua de mar es una solución (contiene sales en disolución) es más densa.
Fig. 11
La salinidad también afecta la temperatura a la cual el agua de mar se congela; así, a medida que la salinidad aumenta se requiere una temperatura de congelación más baja. El punto de congelación disminuye regularmente de 0ºc en el agua pura a –1.9ºc en el agua salada a 35o/oo.
Fig. 12
La temperatura también afecta la densidad del agua de mar. Así, la densidad disminuye con el aumento de la temperatura y mientras más fría sea, el agua será más densa.
Fig. 13
La densidad del agua de mar de 35o/oo de salinidad es de 1.0267. Por convención se utiliza la denominación de " t" para expresar los valores de densidad. Un valor sigma t expresa para 1 cm3 el número de miligramos que sobrepasa la unidad; en el caso señalado, el valor es de 26.7 t.
Comparación cuantitativa del efecto en la densidad por cambios de temperatura y salinidad:
La importancia de la temperatura y la salinidad como factores que influencian la salinidad del agua, se puede remarcar al hacer una comparación cuantitativa del efecto en la densidad por cambios en la salinidad y la temperatura. De este modo, un cambio de salinidad de 1 o/oo tiene más efecto en la densidad que un cambio de 1ºc.
Por ejemplo:
La diferencia de densidad producida por un cambio de salinidad de 1o/oo es de 0.001 gr/cm3.
La diferencia de densidad producida por un cambio de temperatura de 1ºc, es entre 0.00005 y 0.00035 gr/cm3.
Sin embargo, cuando consideramos las aguas superficiales del océano como un todo, observamos que la temperatura es el factor más importante porque sus variaciones (entre –2 y 35ºc) son mucho mayores que las variaciones de salinidad (33o/oo a 37o/oo).
LA COLORACION DEL AGUA DE MAR. Está claro que el agua es transparente y totalmente incolora (¡y además insípida!). Se trata del agua pura destilada claro! Pero el agua del mar lleva disuelta innumerable cantidad de sales, y elementos en suspensión. En ella viven organismos microscópicos y no tan microscópicos. En el agua también se reflejan las distintas tonalidades de los fondos, de sus rocas y también del entorno cercano de la costa.
Si preguntamos a la gente ¿de qué color es el agua del mar? prácticamente todo el mundo responderá azul, debido a la reflexión del color azul del cielo sobre el agua. Aunque la reflexión del cielo contribuye al color azul del agua del mar, no es la principal razón de su color, este color se debe a la absorción por las moléculas de agua de los fotones "rojos" provenientes de la luz incidente, siendo uno de los únicos ejemplos en la naturaleza producidos por la vibración y la dinámica electrónica. El agua, al igual que el cielo, no absorbe bien el color azul, esta luz es transmitida a través del agua y por esa razón la vemos de ese color, porque no lo absorbe. En realidad cuando almacenas grandes cantidades de agua, ella misma tiene un ligero color azul. La luz azul turquesa de color azul es causada por la debilidad de la absorción en la parte roja del espectro visible.
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Si hay suficiente profundidad, adquiere un colorido que es característico de cada zona. En las latitudes del norte suele ser de un tono azul muy oscuro o verde intenso debido a la presencia de Phytoplancton que con su clorofila da esa tonalidad verdosa al océano.
En las islas tropicales veremos aguas muy puras con impresionantes tonalidades de azules turquesas. Obviamente lo que el agua contenga jugará un papel determinante en el color que percibamos. De ahí que según sea el fondo; arena, algas, rocas... así observaremos el color del agua. |
TIPOS DE FONDOS MARINOS. La información sobre los fondos marinos vienen indicados para cada zona de navegación en los, derroteros, cartas náuticas, software , en publicaciones especiales en las cuales se detalla dependiendo del uso.
Los tipos de fondos se indican en las cartas náuticas, así el navegante puede: Decidir dónde fondear dependiendo del tipo de fondo y cuántos grilletes de cadena usar, ayudar a evaluar la seguridad del anclaje, y además permite tener una evaluación constante del fondo marino durante la navegación.
En caso de que se necesite una caractrización más detallada del fondo marino con fines comerciales y ambientales (plataformas de petróleo fijas, faros, la exploración minera, Pesca etc.) se utiliza un software de procesado comercial Ingeniería de costa.
En caso de que sea con fines Militares, se requiere una descripción más detallada para las operaciones anfibias, operaciones submarinas y anti submarinas, y para poder seleccionarlas áreas seguras para que los submarinos carenen en el fondo marino, así como para la utilización acústica del sonar.
Naturaleza del fondo marino
El fondo marino esta formado por sedimentos que provienen de dos fuentes principales:
• Sedimentos que provienen del contorno costero así como de la erosión del propio fondo marino;
• Sedimentos biológicos de animales o vegetales marinos.
Descripción
Lodo M Arcilla < 0.002 Cuando se secan a mano, no se quitan fácilmente
Fango 0.002 – 0.063 Cuando se secan a mano, se quitan fácilmente
ArenafS Arena muy fina 0.063 – 0.125 Arena fina 0.125 – 0.250
mS Arena media 0.250 – 0.50 cS Arena áspera 0.5 – 1.0
Arena muy áspera 1.0 – 2.0
Grava
smG Gránulos 2.0 – 4.0 De gruesos como un lápiz y del tamaño de un guisante
P Piedras de grava 4.0 – 64.0 Guisante pequeño al tamaño de un puño cerrado.
lG Piedra de canto rodado 64.0 – 256.0 De un puño cerrado a una
cabeza humana.
Roca R
Piedra de peñón > 256.0 Más grandes que una cabeza humana.
Rocas
Métodos para obtener las muestras del fondo marino
Las muestras del fondo marino pueden ser obtenidas por una variedad de medios, los más
comunes son:
• Escandallos
• Cangilón
• Extractor de almeja y cucharones
• Toma testigos
• Draga
• Buzos
• Operación de vehículos remotos (ROV) y sumergibles;
• Muestreo basado en la oportunidad (Ej.: desde las anclas)
Conclusiones sobre los fondos marinos
Existen varias clasificaciones de los fondos marinos. Las más importantes son las que siguen.
Los diferentes tipos de fondo que forman la cuenca marina se suelen agrupar en dos grandes bloques, los fondos duros y los fondos blandos o móviles.
Los fondos duros los constituyen los acantilados rocosos y los fondos de bloques de roca de tamaño mayor a 50 cm de diámetro. Presentan una gran estabilidad ante el embate de las olas y son bastante escasos en comparación con los blandos, por lo que suelen estar totalmente recubiertos por comunidades orgánicas muy complejas y maduras, donde existe una fuerte competencia por el espacio.
Los fondos blandos o móviles son los que están formados por partículas sueltas de tamaño inferior a 50 cm de diámetro, agrupando a los fondos de cantos, de gravas, de arena y de fango. Se caracterizan porque sus componentes superficiales son fácilmente movidos por el oleaje, siendo por ello sustratos muy inestables para que los organismos marinos se fijen encima, y no tanto si dichos organismos optan por enterrarse entre sus partículas.
Según la naturaleza geológica de los fondos litorales de la Región se puede encontrar las siguientes clases:
- Afloramientos rocosos: Son continuación de las zonas rocosas emergidas y, por lo tanto, de su misma naturaleza geológica.
fig.24
- Grava: Presentan una génesis diversa y se encuentran próximas a las porciones rocosas del litoral.
fig. 25
- Arenas litorales: Han sido aportadas por el viento, la dinámica litoral o la erosión de materiales litorales, presentando una amplia distribución.
fig. 26
- Fangos: Limos y arcillas de origen terrígeno. Son poco frecuentes en profundidades inferiores a 20 - 25 m, a no ser que la configuración geomorfológica (zonas más o menos cerradas) o aportes importantes lo ocasionen.
fig. 27
- Restos orgánicos: Se puede distinguir una fracción muerta, fragmentos de las partes calcificadas de los organismos, y una fracción viva, algas coralináceas principalmente. Están ampliamente distribuidos.
- Fondo coralinos:
- Estériles mineros: Procedentes de la actividad minera reciente, presentan una distribución localmente importante.
Bibliografia; Notas del Autor
Articulos de Internet.
Diccionarios marítimos.
Enciclopedias
Biblioteca personal.