Uno de los problemas fundamentales en la navegación es conocer la profundidad del agua donde se encuentra el buque, definiendo como profundidad, la distancia vertical medida en brazas, metros o pies desde la superficie al fondo. Las cartas náuticas pueden reflejar las profundidades en Brazas, metros o pies (en el titulin de las cartas viene señalada la unidad de medida utilizada en la misma). La mayoría de los países las representan en Metros.

Es importante conocer la unidad de medida empleada en las cartas náuticas en uso, así como la de los equipos de que disponemos para la navegación. Aconsejamos utilizar cartas náuticas que reflejen la profundidad en el sistema métrico decimal. Si está en otra unidad de medida, se hace la conversión según la siguiente equivalencia:

1 braza = 1,83 metros

1 pies = 0,305 metros

Recordemos que en las cartas náuticas vienen representada las profundidades para el nivel cero a partir del cual se refieren las profundidades conocido como DATUM (chart datum) es decir , las sondas indicadas en las cartas señalan los metros, brazas, pies a que el fondo del mar se halla por debajo del datum. Los principales niveles empleados son Fig. 1, 2, 3

La bajamar más acentuada (lowest posible low water). La media de las bajamares de sicigias más acentuadas (mean low low-water). La media de todas LAS BAJAMARES DE SICIGIAS,  Indian spring low water. La media de las más acentuadas bajamares (mean lower low-water). La media de todas las bajamares (mean low-water), utilizada por los E.U en sus costas atlántica y Puerto Rico. El nivel medio del mar (mean sea level), usado solo en mares de pequeña amplitud de marea (Báltico).

Fig 1

 

 fig.3       fig.2                  

Para determinar las profundidades por las cuales navega el buque se utilizan las Sondas Náuticas

Una sonda náutica es un equipo u instrumento para determinar la distancia vertical entre una parte determinada del casco de una embarcación y el fondo marino (Fig.4).

Fg.4

Las sondas pueden ser de diferentes tipos:

 Sondas de mano

Sondas Thompson

 Sondas Ecoicas

1.-Sondas de Mano (brazo).

La sonda de mano es un cabo de poca mena cuya longitud no excede las 10 brazas (18 m) aproximadamente llamado sondaleza con marcas cada 1 metro unido a una plomada de forma alargada llamada escandallo con peso variable generalmente entre 1 -5 Kg. Si al fondo del escandallo se le hace un cuenco que permita colocar un trozo de jabón o grasa, al hacer contacto con el fondo quedaran adheridos trozos del mismo lo que nos permitir? conocer el tipo de suelo(arena, barro, grava) para la elección del fondeadero. A la sonda de mano comúnmente se llama escandallo y se emplea en zonas de poca profundidad y cuando la velocidad de la embarcación es muy pequeña. De acuerdo al lugar de la cubierta del buque desde la cual se realiza la medición, habrá que efectuar la corrección para llevarla al plano de la superficie de flotación y de esa forma obtener la profundidad por la que navegamos  fig.5

Los materiales más empleados para la elaboración de la sondaleza son la manila, cáñamo, lino, algodón, coir, yute, así como sisal. TAMBIEN SON USADAS fibras sintéticas TALES COMO , polipropileno, nylon, poliéster(por ejemplo PET, vectran), el polietileno (como el spectra) y las fibras aramidas (por ejemplo twaron, technora y el kevlar).

 fig.6 fig. 7

 Al hacer las marcar de la sonda de mano se pueden utilizar dos variantes: sonda de mano "al agua" Fig.6 y "a la mano" Fig.7.

Sonda de mano al agua: La lectura se realiza hasta donde se sumerge la sondaleza (se lee el tramo de cabo mojado), muy incomodo para determinarlo en días de lluvia, si se desea realizar una segunda medición una vez mojada la sondaleza o identificar la marca de noche. Se puede utilizar en todos los barcos.

Sonda de mano a la mano: Antes de efectuar la graduación de la sondaleza y de insertar las marcas de metros y decímetros se selecciona una parte del barco que resulte cómoda para apoyar la sondaleza (candelero), se mide la distancia a la superficie del agua (zaga) Fig.5 y se traslada esta medida a partir del escandallo, fijando a esa distancia el 0 (cero) de la escala. La lectura se realizara en el sector seleccionado (Proa, Combes o Popa) resultando mucho más cómodo y preciso para realizar las mediciones. La sonda de mano marcada de esta manera para un barco no podrá ser utilizada en otro ni se podrá tomar la medición en otro lugar no sea el seleccionado previamente. Si al fondo del escandallo se le hace un cuenco que permita colocar un trozo de jabón o grasa, al hacer contacto con el fondo quedaran adheridos trozos del mismo lo que nos permitirá tomar conocimiento del tipo de suelo para la elección del fondeadero.

Todo buque debe estar dotado de los siguientes escandallos de mano:

Dos para profundidades hasta 40 m.; longitud de la sondaleza 60m. plomo de 8 Kg.

Uno para profundidades mayores de 40 m.; longitud de la sondaleza 100 a 150 m. plomo de 15 a 20 Kg.

Uno para pequeñas profundidades o de puerto; Longitud 25 m. plomo de 5 Kg.

Los tres primeros se deben usar siempre desde el lugar seleccionado para el sondeo y han de estar graduados de modo que el cero se halle en la mano del operador al quedar el plomo a flor de agua. El cuarto se gradúa a partir del plomo y se puede usar desde cualquier punto del buque.

La graduación de la sondaleza se puede hacer así; las decenas de metros se marcan con trozos de lanilla azul, encarnada, etcétera; cada 5 m. intermedios con cuero y las unidades con piola, el 1 y el 6 con un nudo, el 2 y el 7 con dos, y el 3 y el 8 con tres, el 4 y el 9 con cuatro.

A partir de los 20 m. se marca solo cada 5 m, y de los 50 en adelante solo cada 10.

 2.-Sondas Thompson: son sondas mecánicas empleadas para medir la profundidad en función de la presión que ejerce la columna de agua sobre el aire contenido en un tubo calibrado con un extremo cerrado que se sumerge solidario a un peso adecuado. Estos tubos de vidrio calibrado están recubiertos en su interior de una película de cromato de plata o bien son esmerilados de forma que al contacto con el agua cambien su tonalidad y permitan efectuar una lectura.

Fig.8 

 

3.- Sondas Ecoicas

El hundimiento del trasatlántico Titanic en 1912, con la pérdida de 1.513 vidas humanas, tras chocar con un iceberg, despertó por primera vez el interés por detectar objetos bajo el agua. Un meteorólogo británico, L. F. Richardson, sugirió el empleo del eco como un posible medio para detectar icebergs, y el pionero de la radio Reginald A. Fessenden efectuó los primeros experimentos antes de la primera guerra mundial. La determinación de la profundidad haciendo funcionar el equipo verticalmente desde el barco fue una aplicación crucial en tiempos de paz. Hacia 1930, los ecosondas reemplazaron el viejo método del lanzamiento del escandallo para determinar la distancia del fondo. Desde 1960, la mayoría de los barcos de altura van provistos de un ecosonda de precisión. En la actualidad se utiliza el análisis por computadora para obtener una imagen instantánea del relieve bajo la quilla. El ecosonda se ha convertido en un medio indispensable para determinar la posición, tamando  la profundidad de los obstáculos submarinos. En la fig.9 representamos uno de los modelos que se utilizan para indicar la profundidad.

El principio de funcionamiento de la ecosonda, es básicamente el mismo principio del sonar, transmitir fuertes impulsos sonoros para luego captar y clasificar los ecos que servirán para ubicar la situación del objeto que los produce. La diferencia consiste en que, el ecosonda, mantiene la cara radiante (cristal), del transductor, siempre en posición vertical fija, dirigida hacia el fondo del mar; Y el transductor del sonar puede operar horizontal y lateralmente a voluntad. Al igual que el sonar, la eco-sonda consta de pantalla (Fig.9) y de un "transductor"(fig.10). Normalmente la pantalla se instala en el puente de mando y está compuesto de un registrador, un transmisor y un receptor. El registrador hace funcionar el transmisor y marca el eco después de que el receptor lo ha amplificado cerca de un millón de veces. El transductor está instalado en la popa, ligeramente por debajo de la línea de flotación. El transductor debe hacer frente a un ligero ángulo hacia adelante a fin de reducir los efectos de la turbulencia del agua y burbujas,  trabaja como un parlante para el transmisor y como un micrófono para el receptor. En la unidad registradora, los ecos son marcados por una pluma o aguja que pasa sobre un papel especial o grabados en cinta magnética para su utilización digital.

 

 

fig.10

El retardo del pulso sonoro enviado y recogido por el transductor es lo que permite calcular la profundidad utilizando la siguiente ecuación:

Profundidad = (Vs * t) / 2

Donde: La división por 2, se utiliza para tener en cuenta el viaje de ida y vuelta del impulso en el agua.

 La señal emitida desde el transductor (Sonda Ecoica), es una onda de ultrasonido que rebota en el fondo o cualquier otro cuerpo que se interponga y regresa al mismo. Estas ondas se propagan a la velocidad del sonido, en el agua que  es de 1.500 m/s. Los procedimientos permiten entregar información de distancias menores a 1 pies 30,5 cm por lo que el mecanismo deber  medir tiempos con una precisión menor a medio milésimo de segundo. Es muy importante tener en cuenta que en casos de escora de la embarcación, sobre todo en veleros, la lectura del transductor puede ser errónea debido al sentido de propagación y el ángulo de rebote en el fondo. fig.12

Las lecturas continuas de las profundidades ofrecen la posibilidad de navegar por isobatas (líneas que unen puntos de igual profundidad)       

 Ventajas de las sondas ecoicas:

Estos instrumentos miden la profundidad interpretando el tiempo entre la emisión y recepción de ondas de ultrasonido (fig.10).

• Comodidad, no es necesario salir a tomar mediciones en forma manual, la lectura está disponible en el interior del barco
• Exactitud en la lectura y sencillez de interpretación
• Posibilidad de tener datos de profundidad en navegación independientemente de la velocidad de la embarcación.
• Lectura instantánea.
• Registro grafico de las lecturas consecutivas proporcionando una interpretación del perfil del fondo
• Seteo según requerimientos para mostrar profundidades en metros, brazas, pies.
• Sistemas de alarmas para profundidades mínimas, máximas, detección de peces, cardúmenes,  etc.
• Regulación del 0 (cero metros) de la ecosonda - Línea de flotación, quillote, quillote + margen de seguridad
• Posibilidad de obtener datos de temperatura del agua.
• La velocidad del sonido en el agua varía de acuerdo a densidad, temperatura y presión, pero se adopta un valor medio en condiciones normales y en base a l se determina la profundidad.

La longitud de onda empleada en estos dispositivos se encuentra en la frontera entre las sónicas y ultrasónicas, dirigiéndose en un haz de aproximadamente 20, de forma de garantizar un rebote en el fondo casi en la vertical del buque (Fig.12).

fig. 12a

La forma de visualizar la medición varia con las características de cada equipo, siendo los más difundidos los gráficos y los digitales.

Las mediciones de estos tipos de sonda pueden verse afectadas por:

1. Ecos múltiples, fruto de sucesivos reflejos en el fondo y en el casco. Este fenómeno se da mucho más en aguas poco profundas. Se disminuye reduciendo la sensibilidad del equipo.                                                                                                                 
2. Grandes cardúmenes que pueden llegar a anular el reflejo en el fondo. Este hecho da lugar a equipos de principios similares para ayuda a las embarcaciones pesqueras para la detección de peces.
3. Grandes concentraciones de material en suspensión o cambios bruscos de salinidad o temperatura que desvían el haz emitido.

Las sondas ecoicas, dado que están instaladas en la parte inferior del casco, dan la distancia vertical bajo la quilla y no la profundidad total.

Existe variadas marcas y modelos de sondas (unos 400) que hace un poco compleja nuestra elección, sobre todo para los aficionados noveles, por ello resumimos las condiciones más importantes que debe reunir una buena sonda:

• Transmisor de alta potencia
• Transductor eficiente
• Receptor sensible
• Pantalla de alta resolución/contraste

 Estos instrumentos miden la profundidad interpretando el tiempo entre la emisión y recepción de ondas de ultrasonido.

Resumiendo: Las sondas ultra sonoras constan de cuatro elementos:

1. Unidad de control - Es el encargado de procesar la información y mostrar los resultados en una pantalla, generalmente se instala en la mesa de navegación, en el interior del barco.
2. Transductor - Emite y recibe por rebote las ondas de ultrasonido, está instalado en la obra viva del barco, generalmente en la zona más plana y horizontal para que las ondas se propaguen lo mas vertical posible.
3. Repetidor - Pantalla que se instala a la vista del timonel, en la zona del instrumental de consulta para mantener una vigilancia continua de las profundidades
4. Cables para transmitir las señales entre los elementos antes mencionados.

La señal emitida desde el transductor es una onda de ultrasonido que rebota en el fondo o cualquier otro cuerpo que se interponga y regresa al mismo. Estas ondas se propagan a la velocidad de la sonido, en el agua es de 1.500 m/s. Los procedimientos permiten entregar información de distancias menores a 1 pies 30,5 cm por lo que el mecanismo deber medir tiempos con una precisión menor a medio milésimo de segundo.

Es muy importante tener en cuenta que en casos de escora de la embarcación, sobre todo en veleros, la lectura del transductor puede ser errónea debido al sentido de propagación y el ángulo de rebote en el fondo.

Las lecturas continuas de las profundidades ofrecen la posibilidad de navegar por isobatas (líneas que unen puntos de igual profundidad)

 Actualmente con el empleo del GPS y los medios técnicos de navegación , la determinación de la posición del buque se obtiene con relativa facilidad y exactitud, lo cual no era asi por los años 1962  ya que los medios con los cuales contaban los buques de guerra cubano procedentes de la Segunda Guerra Mundial  ya estaban obsoleto o fuera de Servicio, a mi me toco ser comandante  de uno de esos buques,  en este caso el GC- Pinar del Rio, por aquellos tiempos había que emplear el arte de navegar, pues no se podía contar con el Radar, ni el goniómetro  , ni girocompás, había que navegar por estima , con buen ojo marinero y con el escandallo a mano. En lo personal me gustaba determinar la posición por sondeo, a lo cual dedicare los siguientes apuntes.

3.- Determinación de la posición por sondeo.

En las cartas náuticas las profundidades pueden representarse puntualmente,  o por medio de las líneas isobáticas(fig.12).

Líneas isobáticas.

 

Fig.14

La línea isométrica de la profundidad es la línea isobática (Fig.35-9). La línea isobática es la línea que une los puntos de igual profundidad. Si la profundidad medida por el sondador o el escandallo después de hacerle la corrección por altura de la marea (en este caso 0), fuera de 50 metros, podemos decir que el buque se encuentra en cualquiera de los puntos de la linea isobática de esa profundidad que es la indicada en la carta (a, b, c, d, etc.).

Posición por líneas isobáticas.

1.-Sobre un trozo de papel calco ( Fig. 15), se traza una línea recta que representara el rumbo seguido por el buque .

2.- Le aplicamos al Datum de la carta para cada línea isobática la corrección por altura de la marea y en el supuesto caso que haya sido cero los valores quedan sin cambio, o sea la profundidad real en cada línea isobática coincide con la indicada por el Chart datum, en caso que sea diferente ser el resultado de aplicarle la corrección obtenida por los cálculos.

3.- Cuando el sondador o el escandallo marque la profundidad de cada línea isobática, anotamos la hora y la lectura de la corredera 10:20  30 metros, 10:23 40 metros, 10:27 50 metros, 10:33  60 metros.

4.- Sobre la línea en el papel calco, marcamos un punto y anotamos la hora y la profundidad de la primera medición (10:20 30 metros).

5.- Sobre la línea en el papel calco y con la escala de distancia de la carta, marcamos las posiciones de estima

10:23, 10:27, 10:33

6.- Llevamos el papel calco a la carta náutica con una dirección de la línea paralela al rumbo que ha seguido el buque y lo movemos paralelamente al mismo hasta que coincida los puntos de estima del calco sobre cada línea isobática.

7.- La posición final del buque  puede ser la de las 10:33 prof. 60 metros, procedemos a marcarla con un compas de punta seca y retirar el papel calco, anotando la hora y la lectura de la corredera si la tenemos.

fig.15

 

 

 

 

Posición por profundidades puntuales

 

1.-Sobre un trozo de papel calco (Fig. 17)  se traza una línea recta que representara el rumbo seguido por el buque.

2.- Le aplicamos a cada profundidad puntual de la carta según DATUM, la corrección por altura de la marea y en el supuesto caso que haya sido cero los valores quedan sin cambio, o sea la profundidad real en cada punto coincide con la indicada por el Chart datum, en caso que sea diferente ser el resultado de aplicarle la corrección obtenida por los cálculos.

3.- Cuando el sondador o el escandallo marque la profundidad puntual, anotamos la hora y la lectura de la corredera 12:00 hrs. 27 metros, 12:05hrs. 31 metros, 12:10 hrs. 30 metros, 12:15 Hrs, 27 metros. Puede tomarse las profundidades a intervalos de tiempos iguales o diferentes.

4.- Sobre la línea en el papel calco, marcamos un punto y anotamos la hora y la profundidad de la primera medición (12:00   27 metros).

5.- Sobre la línea en el papel calco y con la escala de distancia de la carta, marcamos las posiciones de estima

12:05 Hrs., 12:10 Hrs., 12:15 Hrs

6.- Llevamos el papel calco a la carta náutica (Fig.13-11) con una dirección de la línea del papel calco paralela al rumbo que ha seguido el buque y lo movemos paralelamente al mismo hasta que coincida los puntos de estima del calco con las profundidades puntuales de la carta.

7.- La posición final del buque puede  ser,  la de las 12:15 hrs., 27 metros, procedemos a marcarla con un compas de punta seca y retirar el papel calco, anotando la hora y la lectura de la corredera de la posición.

fig. 17