Operador ARPA - Escuela Nacional de Pesca

Marcelo R. Lucero - Operador ARPA – Versión 2010.01 – pág. 1 / 34
ARMADA ARGENTINA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN NAVAL
ESCUELA NACIONAL DE PESCA
“Comandante Luis Piedra Buena”
“Operador ARPA”
Profesor Marcelo Raúl Lucero
Capitán de Ultramar y Pesca
2010
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Índice de Temas
Introducción
Parte 1:
5
Descripción de un sistema ARPA
Capítulo 1:
Características de presentación de los sistemas ARPA
6
Capítulo 2:
Normas de funcionamiento del ARPA establecidas por la OMI
15
Capítulo 3:
Captación de blancos
27
Capítulo 4:
Capacidad y limitaciones de seguimiento
30
Capítulo 5:
Retardos de tratamiento
33
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Índice de Figuras
nro
pág.
Figura 1.1: Orientación Norte Arriba
6
Figura 1.2: Orientación Rumbo Arriba
7
Figura 1.3: Influencia del movimiento propio en la imagen en movimiento relativo.
7
Figura 1.4: Trayectoria del eco de otro buque navegando en movimiento relativo.
8
Figura 1.5: Movimiento Verdadero.
8
Figura 1.6: Vectores
9
Figura 1.7: Vectores verdaderos y relativos.
9
Figura 1.8: Estabilización al agua.
10
Figura 1.9: Estabilización al fondo
11
Figura 1.10: Punto de Colisión
12
Figura 1.11: Dos puntos de colisión
13
Figura 1.12: Variación del punto de colisión.
13
Figura 1.13: Zona probable de peligro
14
Figura 3.1: Zonas de Guardia
27
Figura 3.2: Prioridad de captación por zonas.
28
Figura 3.3: Supresión de zonas
29
Figura 4.1: Memorización de dirección y distancia de un eco.
30
Figura 4.2: Ventanas de búsqueda y reconocimiento
31
Figura 4.3: Blanco Perdido.
31
Figura 4.4: Permutación de blancos
32
Figura 5.1: Cambio de rumbo de otro buque
33
Figura 5.2: Cambio de rumbo del buque propio
34
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Introducción:
A bordo de los buques de pesca marítima se emplea una gran variedad de equipos
electrónicos que facilitan las tareas de rutina del navegante y del pescador.
El Radar Marino es un equipo capaz de detectar los objetos cercanos a la superficie del
agua y alrededor del buque, con las limitaciones propias de su desarrollo tecnológico.
El sistema automático de análisis de ecos A.R.P.A. es una herramienta informática que
simplifica la tarea del operador radar en cuanto al seguimiento de la cinemática de los
blancos de otros buques, que son de interés para la prevención de los abordajes.
No obstante, el sistema no realiza todas las operaciones necesarias para evitar las
colisiones, y el operador debe conocer cabalmente qué información puede obtener a
través del mismo, y cuáles son los errores que el método posee intrínsicamente.
En este curso se desarrollan los conceptos necesarios para que el estudiante tome
conciencia de las posibilidades y limitaciones de esta herramienta informática, a la vez
que pueda fundamentar y/o justificar la toma de decisiones de maniobra ante los
distintos casos de encuentros con otros buques con riesgo de colisión.
Este curso se complementa con el entrenamiento intensivo en un Simulador RadarARPA diseñado de acuerdo a las mismas normas que rigen el funcionamiento de los
mismos equipos a bordo de los buques.
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Capítulo 1
Características de presentación de los sistemas ARPA
1.1 Orientación acimutal
El sistema ARPA utiliza presentaciones estabilizadas en acimut, por lo que requiere de la
entrada del dato Rumbo con error menor de 0,5°. Esta exactitud es posible a través de un
girocompás o un compás satelital.
En base al rumbo recibido, el sistema ARPA permite al operador utilizar las dos
presentaciones estabilizadas acimutalmente, conocidas como NORTE ARRIBA y RUMBO
ARRIBA.
La presentación tradicional PROA ARRIBA, no estabilizada, queda para uso del radar sin el
análisis automático de ecos, por ejemplo, para maniobras de entrada y salida de puertos.
Presentación NORTE ARRIBA:
-
La rosa perimetral indica la graduación 000° en la parte superior, coincidente con el
cardinal Norte. La orientación horizontal es similar a la de una carta náutica o
cualquier representación orientada al norte.
-
Las guiñadas de la proa del buque y los cambios de rumbo solo afectan la línea de la
proa en el radar, mientras que las imágenes de buques y costa permanecen
inalterables. Por esta condición se dice que la imagen está “estabilizada en acimut”.
-
Comando: NORTH UP.
NORTE
000°
PROA
RUMBO
302°
302°
Figura 1.1: Orientación Norte Arriba
Presentación RUMBO ARRIBA:
-
Al accionar este modo de orientación acimutal, la lectura superior de la pantalla pasa
a ser el rumbo actual del buque. La graduación 000°, correspondiente al norte, se
sitúa respecto a ese rumbo. Luego la imagen queda estabilizada horizontalmente con
dicho ángulo.
-
Las guiñadas de la proa del buque y los cambios de rumbo solo afectan la línea de la
proa en el radar, por lo que la misma deja de indicar estrictamente hacia arriba cada
vez que el buque no se encuentra al rumbo que originalmente tenía al pasar a este
modo.
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-
Para recolocar la línea de la proa en la parte superior, ante un cambio de rumbo, se
debe volver a seleccionar el modo rumbo arriba.
-
Comando: COURSE UP.
RUMBO
302°
NORTE
000°
RUMBO
302°
Figura 1.2: Orientación Rumbo Arriba
1.2 Movimiento de los blancos en la pantalla
La posición de cada eco radar en la pantalla se establece de acuerdo a la medición de
dirección y distancia desde el barco propio. Esta posición no es fija, sino que varía en función
del movimiento que puede tener el blanco, en asociación o no con el movimiento del barco
propio.
Movimiento RELATIVO:
En el denominado movimiento relativo, el buque propio ocupa una posición fija en la pantalla,
ya sea en el centro o fuera de él. Esto hace que, si el buque propio posee velocidad, en el
movimiento final de todos los blancos exista una componente “hacia popa de nuestro buque”.
Por ejemplo, un objeto quieto como una boya se observa moviéndose con rumbo opuesto al
nuestro y a igual velocidad. Un blanco con movimiento propio, como ser el que representa a
un barco cercano, describe una trayectoria en la imagen que resulta de componer su rumbo y
velocidad con los de nuestro buque.
-
Comando: RELATIVE MOTION.
Dirección y velocidad
reales del otro buque
Componente del buque propio
Movimientos relativos
provocados por el buque
propio en objetos sin
movimiento propio.
(boyas, costa)
Movimiento relativo que se
detecta en la pantalla para un
blanco con movimiento propio.
Figura 1.3: Influencia del movimiento propio en la imagen en movimiento relativo.
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Figura 1.4: Trayectoria del eco de otro buque navegando en movimiento relativo.
Movimiento VERDADERO:
En el denominado movimiento verdadero, el buque propio se traslada por la pantalla, según
su rumbo y velocidad. Esto provoca que, aunque al inicio se encuentre cerca del borde de la
pantalla y con un amplio espacio hacia proa, luego de cierto tiempo se aproxime demasiado
al borde opuesto, con poca visión hacia delante. Por ello, este tipo de movimiento se
acompaña de una función de recolocación del buque propio a su posición inicial, la cual se
realiza manualmente en cualquier momento, o automáticamente al llegar el buque cerca del
borde de proa.
En cuanto al resto de los blancos, se trasladan por la pantalla según sus propias velocidades
únicamente, sin ser influenciados por el movimiento de nuestro barco. A esto se refiere la
calificación de “verdadero” para este tipo de movimiento. Por ejemplo, un objeto quieto, como
una boya, se observa en la misma posición hasta que se recoloca la imagen, momento en el
cual se reinstala en otra posición fija, si es que el nuevo encuadre lo incluye. Un blanco con
movimiento propio, como ser el que representa a un barco cercano, describe una trayectoria
con su rumbo y velocidad. Esto hace que todo se vea más naturalmente, cada objeto con su
movimiento.
-
Comando: TRUE MOTION.
Objetos sin movimiento,
siempre en la misma
posición.
(boyas, costa)
Barco con su
movimiento propio.
Nuestro barco también
se mueve.
Figura 1.5: Movimiento Verdadero.
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1.3 Proyección de los blancos
El sistema ARPA identifica los blancos analizados mediante un punto central y una figura
geométrica (círculo, cuadrado, triángulo). Una vez obtenidos los resultados de los cálculos de
rumbo y velocidad del eco, agrega un pequeño segmento o vector que parte del centro y se
dirige hacia la dirección obtenida. Además, la longitud de dicho segmento está directamente
en proporción con la velocidad del movimiento.
Figura 1.6: Vectores
La orientación y medida del vector puede mostrar dos movimientos distintos:

Movimiento Relativo  VECTOR RELATIVO: muestra la forma en que el eco se
traslada en relación a nuestro buque. Para una presentación con movimiento relativo,
equivale a mostrar las futuras posiciones del buque en la pantalla.

Movimiento Verdadero  VECTOR VERDADERO: muestra la orientación de la proa
del eco, y su velocidad. Para una presentación con movimiento verdadero, equivale a
mostrar las futuras posiciones del buque en la pantalla.
De acuerdo a lo indicado, para una misma situación podemos tener cuatro formas de
observar el movimiento de los ecos marcado por los vectores:
MOVIMIENTO RELATIVO
VECTOR RELATIVO
MOVIMIENTO RELATIVO
VECTOR VERDADERO
Situación
MOVIMIENTO VERDADERO
VECTOR RELATIVO
MOVIMIENTO VERDADERO
VECTOR VERDADERO
Figura 1.7: Vectores verdaderos y relativos
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En la figura se muestra cómo los vectores solo coinciden con las futuras posiciones de los
ecos en la pantalla, cuando son del mismo tipo del movimiento. Es crucial no confundir los
vectores relativo y verdadero. Una forma de hacerlo es prestar atención al buque propio, si
tiene vector, es verdadero, ya que en vector relativo siempre es nulo.
La predicción de posiciones futuras que supone el vector se regula en cuanto al tiempo. El
vector tiene una dimensión o tiempo (VECTOR LENGTH), que el operador ajusta a
conveniencia. Por ejemplo, si el vector es de 10 minutos, indica que el extremo del mismo
será la posición del eco dentro de 10 minutos (vector relativo en movimiento relativo, vector
verdadero en movimiento verdadero).
1.4 Sistema de referencia
Los cálculos cinemáticos implican el estudio de los movimientos propios de los buques, y
relativos entre sí o entre buque y objetos fijos: costa, boyas, etc. Como en todo estudio de
movimientos, es necesario definir el sistema de referencia, o sea qué se considera como fijo.
Existen dos sistemas de referencia posible en este caso: el agua o el fondo. Cuando se utiliza
el sistema de referencia o de estabilización al agua (SEA STAB), se ignora el efecto de
corrientes y se considera que el movimiento relativo entre dos buques o entre el buque propio
y un objeto fijo se debe únicamente a la propulsión.
Esto es evidente en el encuentro de dos buques en alta mar, con buena profundidad, los
cuales, de haber corrientes marinas, las sufren de igual manera, por lo que no ha de ser la
corriente la que los acerque o aleje, creando el riesgo de abordaje.
En el caso de un buque navegando cerca de la costa, al trabajar con estabilización al agua
comete el error de observar la costa, islas, boyas, buques fondeados, sin considerar la
corriente existente. Cuando el sistema ARPA analiza, por ejemplo, el movimiento de una
pequeña isla en estas condiciones, puede llegar a la conclusión de que la misma tiene
movimiento.
corriente
rumbo
Isla
derrota con el
fondo
Figura 1.8: Estabilización al agua
El otro sistema de referencia es el que se basa en una posición geográfica determinada, o
sea con respecto al fondo (GROUND STAB). En este modo se puede reconocer el efecto de
la corriente y se diferencia la orientación de la proa (rumbo) de la dirección de avance sobre
el fondo (derrota).
Trabajando de esta forma, tanto en alta mar como cerca de la costa, los movimientos de cada
objeto son los reales, y los objetos fijos se detectan como tales, con velocidad nula.
Para el ejemplo de la figura anterior, con estabilización al fondo, queda como sigue:
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corriente
rumbo
Isla
derrota con el
fondo
Figura 1.9: Estabilización al fondo
Note que del buque propio emergen dos líneas: la línea de la proa, hasta el borde de la
pantalla, y la línea de la derrota sobre el fondo, como un vector verdadero. Para navegar con
seguridad en una zona con corriente, debe planificarse la ruta de acuerdo a este último
vector.
1.5 Gráficos
Los ecos analizados por el sistema ARPA muestran, a partir del momento en que son
adquiridos, la siguiente simbología, por la cual se reconoce su estado y posibilidad de riesgo:
SÍMBOLO
SIGNIFICADO
SÍMBOLO
SIGNIFICADO
Eco recién adquirido
Eco peligroso
(rojo)
Eco seleccionado
Eco que se pierde
(destella)
Eco seguro
Eco que ingresa a la
zona
de
guardia
(destella)
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1.6 Lectura Digital
Una vez analizado un eco, el sistema ARPA muestra los resultados cinemáticos en forma
digital, a través de un cuadro o listado alfanumérico. Aparecen los datos de más de un buque
analizado, por ejemplo:
TARGET # 4
RANGE
8.15 nm
distancia al eco
BEARING
228°
dirección al eco
SPEED
9.6 kn
COURSE
035°
CPA
2.3 nm
mínima distancia de acercamiento
TCPA
19 min
tiempo que resta para la mínima distancia
BCR
15 ‘
BCT
2.8 min
velocidad del eco
rumbo del eco
distancia de cruce de la proa
tiempo que resta para el cruce de la proa
1.7 Punto de colisión
Se denomina así a la posición en la cual nuestro buque puede encontrarse con el otro buque,
produciendo la colisión. El análisis de este punto nos ayuda a prevenir abordajes, ya que al
conocer su ubicación, bastará con evitarlo.
En la mayoría de los encuentros es posible que, aunque no haya riesgo de colisión al inicio, si
cambiamos convenientemente el rumbo de nuestro buque podemos encontrar una dirección
adecuada para provocar el encuentro. Este resultado se establece considerando que sólo se
varía el rumbo, manteniendo la marcha constante.
Veamos los ejemplos siguientes:
A
B
Figura 1.10: Punto de Colisión
En el caso “A” el riesgo de colisión es inminente, la colisión se produce en el cruce del
movimiento relativo del otro buque con nuestra dirección de avance.
En el caso “B” no hay colisión, el buque corta nuestra proa y cruza a babor. Pero si caemos a
babor a un rumbo determinado, la colisión puede producirse en otro punto.
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El cálculo de este punto surge del análisis cinemático. Será posible encontrar un rumbo de
colisión siempre y cuando logremos que el otro buque se acerque, es decir, salvo en el caso
en que el otro buque tenga mayor velocidad que el nuestro y un rumbo que lo aleje, en cuya
situación será imposible darle alcance.
Además, para el caso del otro buque con velocidad mayor a la nuestra, si en su movimiento
relativo se acerca a nosotros, surgen dos puntos de probable colisión (PPC).
Vwa > Vwo
Figura 1.11: Dos puntos de colisión
Por lo que se deduce del estudio cinemático sucesivo, el punto de colisión solo queda fijo
cuando vamos a rumbo de colisión, pero cambia de lugar a medida que nuestro buque
avanza si no colocamos el rumbo de colisión determinado. En la figura se observa el
desplazamiento de ambos puntos de colisión para el caso anterior:
Figura 1.12: Variación del punto de colisión.
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A medida que el otro buque se acerca, será necesario cambiar el rumbo cada vez más hacia
él.
En todos los casos, el conocimiento de la ubicación del punto de colisión nos sirve para evitar
caer a dichos rumbos. Si conocemos los puntos de colisión instantáneos con cada uno de los
otros buques en la zona, podremos determinar los rumbos más seguros a llevar.
Como puede preverse, no es posible calcular manualmente cada una de las situaciones
instantáneas de los buques y obtener de esa forma los PPC correspondientes. Queda así la
tarea para los sistemas electrónicos anticolisión, como función adicional.
1.8 Área de peligro
Algunos fabricantes han desarrollado sistemas ARPA integrando la noción de punto de
colisión. Para asociar la misma al concepto primordial de CPA (distancia mínima de
acercamiento), los programas determinan no solo un punto de colisión para cada eco
analizado, sino una zona o área de peligro que tiene en cuenta este punto, y, alrededor de él,
una figura geométrica que resume el efecto de la distancia de acercamiento a valores
menores del previsto.
A esta zona de peligro probable se la conoce como PAD (Probable Area of Danger). En la
figura se ve un ejemplo de un sistema con la zona activada, de forma hexagonal.
Zona riesgosa
Figura 1.13: Zona probable de peligro
1.9 Captación de blancos
El sistema ARPA realiza el seguimiento continuo únicamente de los blancos que sean
adquiridos a tal fin. De esta forma, se evita recargar el análisis y congestionar la pantalla con
información innecesaria, ya sea de buques que no presenten peligro, de boyas, islas, etc.
La adquisición de los blancos puede realizarse en forma manual o automática. En la forma
manual, es el usuario el que elige mediante un cursor cada uno de los ecos a analizar. En la
forma automática, el mismo equipo inicia el análisis de todo eco que pueda representar un
barco, dentro de la zona de búsqueda programada por el operador.
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Capítulo 2
Normas de funcionamiento del ARPA establecidas por la OMI
2.1 Detección
Comentario: la detección automática de los buques debe ser similar a la que lograría el
operador si estuviera continuamente observando la pantalla. Ningún eco que pudiera ser un
buque debe quedar sin detectar.
2.2 Captación
Comentario: la captación implica no solo la detección, sino la continuidad de la misma, para
poder obtener los resultados cinemáticos. La velocidad relativa de hasta 100 nudos implica
que, de existir una nave de alta velocidad, o de detectarse el eco de una aeronave, será
analizado. La captación o “adquisición” de los ecos en forma manual debe ser posible aunque
el sistema automático esté trabajando. Las áreas eliminadas deben quedar dibujadas en la
pantalla. Es factible dibujar la zona de captación en vez de la zona de eliminación.
2.3 Seguimiento
Comentario: el mínimo de blancos a analizar es 20, para un sistema completo.
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Comentario: es posible que haya más de 20 blancos en la zona de captación. En el manual
del equipo se explica el orden de prioridad: buques por proa, por estribor, etc. Cuando el
sistema agota su capacidad, no puede tomar otros blancos. Ante la posibilidad de un número
excesivo de blancos, por ejemplo, un fondeadero o un caladero congestionado, o un canal
boyado, se deben eliminar manualmente los blancos de menor importancia para el ploteo.
Los blancos que el sistema no plotea, no se marcan, se identifican porque no tienen ningún
símbolo.
Comentario: se acepta que cuando se superponen dos blancos en la pantalla, o pasan muy
cerca, el seguimiento se pierde. La pauta para no perder el seguimiento es seguir captándolo al
menos cinco de cada 10 barridos.
Comentario: el seguimiento se puede perder por las fuentes de error indicadas. Es necesario
un óptimo ajuste de la imagen para que las mismas no interfieran.
Comentario: se trata de la función de historia (history) de los blancos. El tiempo entre los
puntos, al menos 4, se regula entre 1 segundo y 2 minutos.
2.4 Pantalla
Comentario: la pantalla ARPA es parte integrante del radar del buque, los modelos con
pantalla separada no se encuentran en el mercado. Se refiere a los defectos de
funcionamiento del giróscopo, la corredera, el compás satelital, el navegador satelital, etc, los
cuales deben cumplir con las normas mínimas OMI que se expresan en otras resoluciones de
igual importancia.
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Comentario: está previsto trabajar con el sistema automático sólo en las tres escalas
mencionadas. Los sistemas agregan, al menos, la escala de 24 millas.
Comentario: se requiere que todas las formas de presentación sean posibles con el sistema
automático. Queda exceptuado el método “proa arriba” sin estabilización de direcciones.
Comentario: determina las opciones de vectores y estabilización de movimientos.
Comentario: se refiere a mostrar una figura de barco o similar, que de la idea de dirección y
velocidad, distinta a un simple vector o segmento.
Comentario: por cronoajustable se entiende que se les pueda regular el tiempo que
representan. La referencia de tierra es una forma de estabilizar la pantalla, seleccionando un
eco fijo que se pueda analizar como blanco.
Comentario: se entiende que los símbolos y vectores del sistema no tapen los ecos reales de
los objetos en el radar. La función de cancelación referida consiste en dejar de rastrear los
blancos que dejan de tener interés.
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Comentario: se consigue esto mediante un control de brillo de los símbolos ARPA, con una
posición mínima que los quite de la vista, sin por ello dejar de continuar el análisis
automático.
Comentario: la imagen debe poder ser vista simultáneamente por más de una persona, de
manera que puedan comentar sobre las situaciones presentadas. Esto no lo cumple un radar
que requiera de una capucha y limite la visión a un solo observador.
Comentario: se obtiene regularmente con la línea de direcciones y el anillo de distancias, o
bien con el cursor de cruz. Por demora se entiende “marcación”, en nuestro país.
Comentario: el tiempo de respuesta mínimo de un minuto brinda resultados con mayor error.
Recién a los tres minutos los datos son los de mayor precisión del sistema. Esto también es
de interés para cualquier maniobra del buque propio, tras la cual debemos esperar tres
minutos para confirmar la nueva situación con los demás buques.
Comentario: cuando se cambia la escala o la forma de la presentación, no se pierde el
análisis.
2.5 Avisos Operacionales
Comentario: es el blanco que ingresa o blanco nuevo, el cual muestra un triángulo con el
vértice hacia abajo, y destella. La zona de guardia la define el operador.
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Comentario: ante un riesgo de abordaje, determinado por los límites de CPA y TCPA que el
operador ingresa, el blanco cambia a color rojo y titila, mostrando un triángulo rojo. Esa es la
manera de advertirnos. Además, suena la chicharra.
Comentario: es el caso del blanco perdido, del cual no se han podido reconocer cinco
posiciones en los últimos diez barridos. Muestra un rombo que destella.
Comentario: se cancela la alarma con una tecla de confirmación.
2.6 Datos
Comentario: si bien el número de blancos analizados es de 20 o más, la pantalla no permite
mostrar al mismo tiempo los datos alfanuméricos de todos ellos, por lo que se seleccionan
para ver 2, 3 o más a la vez. Se da prioridad a los blancos en situación de riesgo. La
numeración de los blancos es automática.
Comentario: son los seis datos característicos de la cinemática. Recordar que la demora se
refiere a la marcación, para nuestro país.
Comentario: según la estabilización, la corriente integra o no el triángulo de velocidades, por
lo que los datos de rumbo y velocidad del otro barco no serán iguales con estabilización al
agua o al fondo.
Comentario: agrupa de a pares en forma lógica: marcación con distancia; CPA con TCPA; y
rumbo con velocidad.
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2.7 Maniobra de Prueba
Comentario: la simulación se hará colocando el nuevo rumbo y/o velocidad que se desea
tener. En este caso, el término demora se refiere al tiempo que va a transcurrir hasta realizar
la maniobra, el cual también se incluye en la simulación (retardo). En la pantalla puede
aparecer la indicación de simulación (TRIAL).
Comentario: la simulación suele ser la anticipación o proyección de los cálculos cinemáticos,
sin tener en cuenta los datos de maniobra de cada buque. Por ejemplo, no se ingresa el
diámetro de la curva evolutiva, siendo igual el resultado de la simulación para buques
grandes y pequeños.
Comentario: recordar que es solo una simulación, que la maniobra no ocurre en la realidad, lo
que se cancela es la imagen de la simulación virtual.
2.8 Precisión
Comentario: note que la precisión trata de igualar a un buen operador radar que realice el
punteo a mano. El equipo ARPA no mejora la precisión, pero es capaz de plotear
continuamente una gran cantidad de ecos.
Comentario: la precisión inicial, luego de 1 minuto, es menor, ya que el eco se ha desplazado
muy poco en ese lapso, no obstante, es necesario tener una idea anticipada del movimiento
aproximado a la brevedad. Un operador manual no obtiene resultados antes de los 3 minutos.
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Comentario: observamos que, luego de 1 minuto, el error en rumbo puede llegar a 15°, la
velocidad puede ser de hasta casi 3 nudos distinta a la real, y la distancia de máximo
acercamiento puede tener una imprecisión de 2 millas. Debe tomar estos valores
considerando su poca precisión.
Comentario: la precisión mejora a los 3 minutos notablemente, y se mantiene mientras los
buques no maniobren. Ahora los rumbos no difieren en más de 7,4°, las velocidades pueden
estar equivocadas hasta en 1, nudos, y la distancia de acercamiento máxima difiere a lo
sumo en 7 cables, para los casos típicos previstos.
Comentario: al variar el rumbo, la precisión se pierde. Es necesario esperar al menos 1
minuto luego del cambio para que el seguimiento se estabilice, ya que cada previsión del
ARPA responde al análisis de hasta unas 20 posiciones anteriores (alrededor de 1 minuto de
barrido).
Comentario: los sensores proveen los datos para los cálculos. En condiciones favorables, los
errores del sistema ARPA no tienen que ser significativos en comparación con aquellos.
Comentario: cada equipo debe poder tomar los datos que necesita directamente de los
sensores de los demás equipos, y no tomar información elaborada por el programa de aquel.
Por ejemplo, si la velocidad proviene del GPS, calculada como velocidad con el fondo, no
debe ingresar al ARPA como si fuera la velocidad de una corredera con respecto al agua.
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Comentario: aún ante la falta de algunos sensores externos, debe ser posible el ploteo
automático. Por ejemplo, si no hay indicación de velocidad de otro equipo, el ARPA debe
permitir ingresar el dato manualmente.
Comentario: los sistemas ARPA tienen alarmas por falta de energía u otras causas de fallas
del equipo. En cuanto a los programas de prueba, solo se cuenta con el sistema de
simulación. Para controlar el trabajo del ARPA debemos realizar paralelamente un ploteo
manual y comparar los resultados.
Comentario: para poder estabilizar al fondo del mar se requiere actualizar la entrada
constante de la posición geográfica del buque.
Comentario: la velocidad que llega de un navegador satelital no es respecto del agua. Es un
error común no contar con una corredera que pueda medirla.
Comentario: la corredera mencionada en este punto es del tipo Doppler, que toma el fondo
como referencia. Una función particular del sistema es definir un eco puntual de posición
conocida, como centro de referencia de posiciones (FIXED TARGET).
Comentario: es normal que cada modo de operación muestre su abreviatura en la pantalla.
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Capítulo 3
Captación de blancos
3.1 Criterios generales
La captación de los blancos (ACQUISITION) es el primer paso en la tarea del sistema
automático de análisis cinemático. Se trata de la asignación de ecos como objeto de este
análisis. Estos objetos de interés para la prevención de abordajes deben ser embarcaciones,
boyas, u otros elementos que se encuentren rodeados de agua y que puedan representar un
riesgo para la navegación.
El sistema está preparado para evaluar el movimiento de ecos cuyo tamaño mayor pueda
representar un gran buque o un pequeño islote, pero no analiza estructuras mayores, línea de
costa, etc.
El sistema puede empezar a analizar falsos ecos, como los del oleaje o las lluvias, pero la
condición de éstos de ser espurios (temporarios y variables) no permite que el ploteo
continúe y se pierden los blancos.
La cantidad de ecos a analizar simultáneamente tiene un límite, lo que requiere una selección
más precisa de los blancos más importantes a analizar. No obstante, aún una capacidad de
análisis de 20 blancos ayuda a resolver los encuentros más dudosos a cada instante.
3.2 Captación Automática
En el modo automático de captación (AUTO ACQUIRE), el equipo queda atento a la aparición
de ecos en la zona de búsqueda predeterminada. Esta zona puede ser simplemente un área
circular alrededor del buque hasta una distancia máxima, o bien un sector más definido del
horizonte, con distancias mínima y máxima de búsqueda.
Guardia 360°
Guardia sector 180°
Figura 3.1: Zonas de Guardia
Cuando un eco aparezca en la zona de guardia, se identificará con el símbolo de buque
nuevo, y el seguimiento automático iniciará.
La restricción del sector en ángulo horizontal y en distancia se debe a que posiblemente
queramos estar atentos prioritariamente por proa, o por estribor, por ejemplo, y a que
deseamos que el ploteo automático inicie con antelación suficiente.
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No obstante la limitación que coloquemos en nuestra zona, la cantidad de buques que
aparezcan dentro de la misma puede superar el límite operativo, por lo que se hace necesario
contar con criterios adicionales para su selección y descarte.
El manual de instrucciones del radar automático debe explicar cuál es el método para
seleccionar los ecos a plotear y a descartar en tal caso. Como ejemplo veamos la figura
siguiente:
En este caso, el manual explica que
la prioridad de análisis de los ecos
está dada por el sector de avistaje.
I
III
II
III
IV
El primer sector de selección
automática para captación es el I, el
de proa-estribor, le sigue el II, a
proa-babor, luego el III, a proa del
través, y finalmente el IV, hacia
popa del través.
Esto indica que, de haber suficientes
ecos a proa como para cubrir el
máximo
número
de
análisis
simultáneo, no se tomarían los
blancos de popa.
Es necesario conocer los criterios de
elección automática del radar que
utilizamos, ya que difieren entre los
modelos.
Figura 3.2: Prioridad de captación por zonas.
3.3 Captación Manual
En el caso de seleccionar manualmente cada uno de los blancos a analizar con el sistema
automático, será el operador quien decida el momento de inicio y qué ecos le interesa
explorar en su movimiento. Este modo es recomendable, ya que hay un acompañamiento de
parte del usuario y una intención definida en cada estudio. Por otra parte, este modo requiere
mayor atención y disponibilidad de la persona de guardia. Si el operador necesita atender
otras cuestiones simultáneamente, puede seleccionar el modo automático de captación.
Los modos de captación automática y manual no son excluyentes en algunos equipos
modernos, por lo que pueden utilizarse al mismo tiempo.
Cuando elija un blanco para análisis de forma manual, lleve el cursor sobre él y presione la
tecla de entrada. El sistema automático iniciará el seguimiento y mostrará los resultados de
los cálculos a la brevedad.
3.4 Cantidad de blancos
La cantidad de blancos está determinada como de un mínimo de 20. Esta capacidad se
considera suficiente para analizar el tráfico alrededor del buque, aún en zonas muy
congestionadas.
Cuando la capacidad de análisis está saturada, el equipo indica de alguna forma que no hay
memoria disponible. Si está operando en captación automática, utilizará los criterios que
enuncia el manual, tomando siempre los 20 ecos prioritarios según tales criterios.
En fondeaderos muy concurridos, en canales boyados, o en zonas de pesca muy
congestionadas, es posible que haya más de 20 blancos a analizar. Como es un requisito
mínimo, existen equipos que lo superan, llegando a una capacidad de 100 ecos.
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Aunque la capacidad sea muy grande, debemos tener en cuenta no sobrecargar la pantalla
con información innecesaria, y cesar los ploteos de los ecos que ya no presenten riesgo.
3.5 Supresión de blancos
Los blancos analizados pueden dejar de seguirse cuando se estipule que no provocan riesgo.
Esto lo realiza el operador en forma manual, seleccionando y suprimiendo cada blanco
individualmente. Además, el sistema automático se verá obligado a suprimir blancos cuando,
llegado al límite de capacidad de análisis simultáneo, aparezca un nuevo blanco en una zona
prioritaria. El criterio en el equipo será el de suprimir el blanco menos riesgoso.
Para evaluar el riesgo de cada blanco, el sistema se basa en la zona en la que se encuentra,
y/o en el CPA y TCPA del mismo (distancia mínima de acercamiento y tiempo que resta para
ella).
3.6 Supresión por zonas
Así como pueden delimitarse las áreas de guardia para captar nuevos blancos, es posible
crear zonas en la que no se capten blancos. Esto es común para los equipos cuya área de
búsqueda no pueda por su forma eliminar zonas no deseadas.
Las zonas a eliminar son aquellas que no interesan a la guardia, o bien que con tenga líneas
de costa, islas, etc, que puedan entorpecer el seguimiento del sistema, el cual puede tratar
inútilmente de puntearlas como si fueran buques.
En la figura, un ejemplo de supresión.
Líneas de supresión
Figura 3.3: Supresión de zonas
3.7 Anillo de Vigilancia
Cuando se utiliza el anillo o aro de alarma o vigilancia, la alerta corresponde al momento en
que un eco toca el anillo. De esta forma, cualquier eco que se encuentre inicialmente, o se
capte por primera vez, a una distancia menor al anillo, no accionará la alarma.
Para poder utilizar adecuadamente el anillo de vigilancia, debemos colocarlo a una distancia
de acuerdo al alcance en que probablemente podamos detectar los ecos que nos interesan.
Por ejemplo, en altamar, si esperamos detectar grandes buques, es posible que pongamos el
anillo en 6 millas, pero cerca de costa, con posibilidad de tráfico de embarcaciones menores,
podemos colocar solo 3 millas. La distancia no debe ser exageradamente pequeña, ya que
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nos avisaría cuando el eco se encuentre muy encima de nosotros. Se espera que a esa corta
distancia la vigilancia visual sea más efectiva.
Capítulo 4
Capacidad y limitaciones de seguimiento
4.1 Seguimiento de blancos
Una vez adquirido cada blanco, el sistema tiene la capacidad de realizar un seguimiento del
mismo, lo que implica memorizar cada una de las posiciones que se le asignan con cada
barrido de la antena, para luego efectuar los cálculos cinemáticos.
Este rastreo no es sencillo, ya que cada eco no tiene nada en él que lo permita distinguir de
los demás. El método que utiliza el sistema es el de identificación sucesiva por proximidad, o
sea que asigna igual identidad a un eco si aparece muy cerca de aquél que tomó en el
barrido anterior, dentro de una zona en la que predijo su aparición.
El monitoreo ocurre barrido a barrido. En el primer barrido llega un eco de regreso al radar en
un momento determinado. Dicho instante determina el cierre de dos cuentas de tiempo
distintas:
a) El tiempo que transcurrió desde que la antena pasó por la proa del buque, girando
horizontalmente en el sentido proa-estribor.
b) El tiempo que transcurrió desde que el último pulso del radar partió de la antena y
regresó a la misma.
Con el primer intervalo el equipo identifica la dirección de la que provino el eco. Con el
segundo conteo el equipo calcula la distancia a la que se encontraba el eco. Ambas cuentas,
en formato binario digital, se almacenan juntas como coordenadas instantáneas del eco, al
que se identifica con un número correlativo y se guarda en memoria.
Tiempo desde que pasa la antena por
la proa = DIRECCIÓN
Tiempo desde que parte el pulso hasta
que regresa = DISTANCIA
Figura 4.1: Memorización de dirección y distancia de un eco.
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Para un blanco nuevo adquirido, la primer posición se almacena y luego, con cada barrido, el
sistema busca asociarla a una posición cercana. Para ello abre una “ventana de búsqueda”,
al principio de tamaño mayor y alrededor del primer eco, y luego, a medida que se confirma la
repetición del eco, de tamaño menor y con centro en una posición predeterminada de
acuerdo a la trayectoria que los ecos anteriores van marcando. Si en cada barrido hay éxito
de reconocer un eco como una posición posterior del anterior, la ventana se achica, hasta
una medida mínima. Si en un barrido no hay éxito, y no se repite un eco en la zona de
búsqueda, la ventana se agranda para el próximo escaneo. El seguimiento no se interrumpirá
mientras se encuentre un eco asociado a los anteriores al menos cinco (5) veces en los
últimos diez (10) barridos de la antena.
Movimiento
resultante en
la pantalla
5
2
1
4
3
Figura 4.2: Ventanas de búsqueda y reconocimiento
En la figura se aprecia un modelo de ventanas de búsqueda, en el cual los primeros 3
barridos secundarios fueron exitosos, mientras que el cuarto barrido no encontró el eco, por
lo que volvió a ampliarse la ventana y encontró el eco en el barrido secundario numerado con
5.
Con la trayectoria observada en pantalla, tomada como movimiento relativo del eco (en
modo movimiento relativo) o como su movimiento verdadero (en modo movimiento
verdadero), el sistema completa los cálculos e informa sobre el movimiento propio del blanco,
su distancia de mínimo acercamiento, etc.
4.2 Pérdida de blancos
El procedimiento explicado en el punto anterior se
cumple mientras cada uno de los blancos
monitoreados persista en el alcance del radar.
Cuando el radar deja de detectar el eco más de 5
veces en los últimos 10 barridos, entonces ese
blanco se pierde, y el operador es alertado por
medio de una alarma.
Otras causas de pérdida del rastreo o seguimiento
apropiado de un blanco son las maniobras súbitas
que pueda hacer. Si el cambio de posición del eco
en la pantalla cae fuera de lo previsto por el
programa, o sea que no entra en las ventanas de
Blanco Perdido
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búsqueda, entonces también se pierde el blanco.
Un rápido cambio de rumbo y/o velocidad de ese
eco pueden provocarlo.
Ante una pérdida de un blanco, y si se estima que tal pérdida es temporaria y que el blanco
puede seguir detectándose normalmente, se debe volver a adquirir con otra identidad.
4.3 Permutación de blancos
La pérdida de un blanco también puede ser ocasionada por su yuxtaposición con otro eco
distinto. Tal es el caso del cruce cercano de dos buques, o bien de un buque con el eco del
retorno de mar o de lluvias.
Si el cruce se produce con una combinación adecuada de ventanas de búsqueda, puede
ocurrir que los blancos permuten, o sea que ambos o alguno de ellos tome el movimiento
calculado para el otro, mezclándose con él mismo. Esto provoca datos erróneos para el
operador.
La permutación de blancos también ocasiona su pérdida final. Luego de ocurrir tal
permutación, debemos volver a adquirir los ecos. Mientras tanto, no debemos confundir los
movimientos y, dentro de lo posible, tener en cuenta el análisis realizado previo al
inconveniente.
ANTES DEL ENCUENTRO
LOS ECOS SE INTERFIEREN
PERMUTA Y PÉRDIDA
Figura 4.4: Permutación de blancos
En la figura se observa en secuencia, cómo dos ecos analizados con sus vectores
verdaderos provocan una confusión entre sí, resultando la pérdida de uno e indicaciones
falsas en el otro.
4.4 Efecto sobre los datos presentados
Debido al fenómeno de permutación, los datos que el sistema provee sobre cada blanco son
alterados. Se muestran distintos sus rumbos y velocidades, sus distancias de acercamiento y
sus tiempos de acercamiento.
Ante una permutación de blancos, debe esperarse que los ecos se separen, luego volver a
adquirirlos para reiniciar el seguimiento. El sistema no cuenta con interrupción momentánea
del análisis, el análisis debe ser siempre continuo, con sólo algunos barridos fallidos, como se
expresó anteriormente.
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Capítulo 5
Retardos de tratamiento
5.1 Retardo inicial
No es posible, aún para un sistema automático de alta velocidad de procesamiento, resolver
los cálculos matemáticos de inmediato. Por una parte, hay un retardo natural ya que las
velocidades promedio de las embarcaciones en función de las distancias a las que se
encuentran y la relación de cruce con nuestro propio barco, hacen que el movimiento relativo
en la pantalla sea más bien lento, o sea difícil de diferenciar una posición de la anterior. Por
otra parte, no es seguro tampoco considerar como resultados válidos muy pocas
observaciones, ya que un mínimo error en las mediciones llevaría a un error significativo en
los resultados.
Para que el sistema pueda tener una mínima exactitud aceptable, se requiere una buena
cantidad de observaciones o barridos sucesivos. Por ejemplo, observar no menos de 20
detecciones, lo que a la velocidad de barrido normal del radar implica un tiempo de
aproximadamente 1 minuto.
Es por esto que las normas aceptan que los sistemas ARPA demoren 1 minuto para
presentar los primeros resultados.
Aún más, los resultados con menos error se requieren luego de 3 minutos de seguimiento.
Este retardo inicial es común a todo tipo de blancos, independientemente de su tamaño o
situación.
5.2 Retardo al maniobrar
vector sin actualizar
movimiento real
Es sabido que todo sistema de análisis
cinemático del tipo ARPA requiere como
condición esencial que los buques en
cuestión, tanto el propio como el
observado, NO VARIEN SUS RUMBOS
NI VELOCIDADES.
De haber un cambio de rumbo o
velocidad por parte de alguno de los
buques, los resultados serán falsos.
Durante todo el seguimiento los buques
deben seguir a rumbo y velocidad.
Esto implica que, durante tales
maniobras, se observará que los
vectores varían, y no se vuelven a
estabilizar sino hasta luego de
aproximadamente 1 minuto de finalizada
la maniobra y estabilizada la nueva
situación.
Figura 5.1: Cambio de rumbo de otro buque
Puede entenderse, en tal caso, que luego de una maniobra del otro buque, comienza un
período de retardo inicial, como si recién fuera adquirido.
Asimismo, también puede concluirse que, ante una maniobra del buque propio, se están
reiniciando todos los análisis desde un comienzo, como si recién se arrancara el sistema,
dado que un cambio en el movimiento propio afecta la totalidad de los blancos.
Marcelo R. Lucero - Operador ARPA – Versión 2010.01 – pág. 34 / 34
vector sin actualizar
cambio de
rumbo
movimiento real
Figura 5.2: Cambio de rumbo del buque propio
Es común que, al maniobrar el propio buque, los vectores de los buques analizados en
situación de cruce aparezcan como girados hacia nosotros, creando la sensación temporaria
de que la maniobra no ha sido acertada. Esta demora en volver a estabilizar la situación
puede crear confusión.
Realice la maniobra y espere al menos 1 minuto para volver a evaluar los resultados
automáticos del sistema ARPA.
5.3 Máxima precisión
Por lo dicho en las secciones anteriores, se desprende que la mejor precisión se obtendrá, de
acuerdo a la normativa internacional, a los 3 minutos de iniciado el análisis, o bien a los 3
minutos luego de estabilizarse los movimientos posteriores a una maniobra.
La precisión máxima obtenida será al menos la indicada en la resolución O.M.I, sección 3.83.
Si observamos la precisión exigida en relación al punto de aproximación máxima, vemos que
se justifica un error de hasta 0,7 millas, para los casos de cruces 3 y 4, de alto riesgo. Ello
indica que nuestro margen de seguridad, límite de acercamiento considerado seguro, no
debiera de ninguna forma ser menor de 1 milla: si a nuestro margen de 1 milla le aplicamos
una corrección por error de 0,7 millas más cerca de nuestro buque, finalmente la distancia
mínima se reduciría a 0,3 millas (3 cables). Si además se sumaran otros errores de otras
fuentes probables, la distancia real final de pasaje mínima sería aún menor que ello. Si, por
otro lado, en tal caso solo hubiéramos previsto media milla de margen de seguridad límite, el
error podría provocar la colisión.
Debemos tener en cuenta que el sistema radar-ARPA no posee una precisión minuciosa que
nos permita planificar maniobras de pasaje de muy corta distancia, debido a la naturaleza de
su funcionamiento.
BIBLIOGRAFIA
1. “Manual de Navegación”, Tomo I, Diego Armando Sánchez et al, Escuela Naval Militar,
1ª edición, Río Santiago, 2008.
2.
“Automatic Radar Plotting Aids”, Juan José Barreiro Filgueira, Colegio de Oficiales de la
Marina Mercante Española, Iberediciones SRL, Madrid, 1994.
3. Resolución O.M.I. aa.823 (19) (23/11/95).