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Escuela Nutica ALAVELA: Curso Capitn de Yate / El Radar

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EL RADAR

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1 . 1 I D EA ELEMENTAL DEL PRI NC I P I O DE FUNC I ONAM I ENTO DEL RADAR

Radio Detection and Ranging, es el significado de sus siglas. Este aparatoelectrnico se ha convertido en una ayuda para la navegacin en barcos de ciertoporte, resultando su utilizacin imprescindible sobre todo cuando se navega encondiciones de visibilidad reducida, en las recaladas y entradas en radas ybahas, aproximaciones a puntos de fondeo etc. En los ltimos aos, y debido ala generalizacin de uso de equipamiento electrnico a bordo de buques yembarcaciones y a la reduccin de precios, el Radarse ha incorporado con granvelocidad a la flota de embarcaciones de recreo.

Las ondas electromagnticas emitidas por una antena tienen la propiedad de ladirectividad, es decir, se reciben en la misma direccin en que se transmiten.

Los radares marinos pueden ser, segn la frecuencia de la onda electromagnticaemitida, radares de banda X y de banda S.

Los de banda X, emiten a una frecuencia prxima a los 10.000 Mhz y con unalongitud de onda de 3 centmetros.

Los de banda S, emiten a una frecuencia de unos 3.000 Mhz y una longitud deonda de 10 centmetros.

Su funcionamiento se basa en medir la distancia desde el punto de emisin aotro, mediante la medida del tiempo transcurrido desde que se emite laradiofrecuencia hasta que vuelve su eco.

El transmisor emite un impulso de radiofrecuencia que se propaga a la velocidadde la luz y cuando encuentra un objeto (blanco) se refleja y vuelve, este eco esrecogido en la antena y cuando pasa al receptor su seal se amplifica,presentando el blanco en una pantalla.

La medida de la distancia al objeto se realiza dividiendo el tiempo transcurrido

desde que se emiti la seal de radiofrecuencia hasta que se recibi el rebote dela misma, provocado por el choque con el blanco, entre 2, puesto que recorrecamino de ida y vuelta.

Al ser la velocidad de propagacin de la seal de radiofrecuencia igual a de la luz,que recordamos es de 300.000 kms por segundo y teniendo en cuenta que:

tVD =

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Donde:

D = distancia V = velocidad t = tiempo

De ello se deduce que la distancia vendr dada por el resultado de multiplicar300.000.000 mts/seg., por las milsimas o centsimas de segundo transcurridasentre la emisin de la seal de radiofrecuencia y la recepcin del rebote de lamisma y dividir este producto por 2, obtenindose el resultado en metros.

Por ejemplo, calcular la distancia a que se encuentra un blanco cuando el ecotarda una diezmilsima de segundo en llegar.

kmmtstV

D 15000.152

0001,0000.000.300

2==

=

=

En la pantalla aparece un barrido que parte del centro1de la misma, donde sesupone que est el barco y desde donde parte la seal de radiofrecuencia; elimpulso.

1 El barrido partir del centro de la pantalla cuando el Radar est en modo de presentacinmovimiento relativo. En este modo de presentacin los blancos se movern por el display segnmovimientos relativos. Cuando el Radar est en modo de presentacin movimiento absoluto, laposicin del buque se mover a travs de la pantalla en funcin de su rumbo y velocidad. Cuandoel spot (punto que indica la posicin del barco y desde donde parte el barrido), llega al extremode la pantalla, desaparece y aparece por la antpoda del punto por donde desapareci,volvindose a iniciar el recorrido del mismo por la pantalla. En este modo de presentacin losblancos se movern por el display segn movimientos absolutos.

Otros modos de presentacin en los que podemos encontrarnos los radares modernos son:

- Presentacin no estabilizada o Proa arriba: La marca que indica la proa de nuestro buque, y queaparece en pantalla como una lnea recta continua, que va desde el spot hasta el extremo de lapantalla, indicar siempre el 0 de la alidada que tiene la pantalla del Radar a su alrededor. Estoquiere decir que dicha lnea no seguir las guiadas ni los cambios de rumbo que realice laembarcacin. Por lo tanto al producirse cambios de rumbo o guiadas, lo que se mover sertoda la presentacin de la pantalla (ecos que est presentando). En este modo de presentacindirectamente slo podremos tomar marcaciones de los blancos que presente el sistema. Esevidente que toda presentacin no estabilizada es una presentacin relativa (los movimientos delos blancos son relativos).- Presentacin estabilizada o Norte arriba: En este caso el radar esta conectado con la giro o conla aguja y sigue las guiadas y cambios de rumbo del buque. De esta forma, el display del radary el 0 de su alidada indicar el Norte y la marca de proa se mover con las guiadas y cambios

de rumbo. En este modo de presentacin podremos tomar directamente demoras de los blancosque presente el sistema. Es evidente que una presentacin en movimiento absoluto deber estarestabilizada y adems deber tomar datos de velocidad del buque.

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Fig.1 Pantalla de radar estabilizada. Podemos observar el eco de lacosta, diversos ecos de barcos as como la seal raconde dos

boyas

La pantalla es un tubo de rayos catdicos. En ella los haces electrnicos de losimpulsos se van desplazando horizontalmente a velocidad constante2, que es ladel barrido, por lo que el horizonte quedar recorrido en cada vuelta o girocompleto de la antena.

Se toma como referencia para saber en que direccin se encuentra un blanco lalnea proa-popa o la lnea Norte-Sur verdadera; el radar nos facilita distancia ymarcacin o demora verdadera del blanco en todo momento y en situacin real.

Cuando la posicin de un blanco est referida, angularmente, a la lnea de proa-popa, es decir que la lnea de fe, que as se llama, coincide con la lnea proa popa, entonces la posicin de los blancos con respecto a nuestro buque vendrndadas por marcaciones, que convertiremos en demoras si le sumamos el rumbocuando la marcacin es a estribor y la restamos del rumbo cuando la marcacindel blanco es por el costado de babor, y distancias.

La otra presentacin es llevando el Norte-Sur como lnea de fe. En este caso, alacoplar al radar una aguja o al estar conectado al comps, obtenemos demorasverdaderas de los blancos detectados.

2El barrido se mover a la misma velocidad angular de la antena del radar.

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Esta presentacin con el norte arriba, tambin llamada azimutalo estabilizada,tiene la ventaja sobre la de proa arriba que al cambiar de rumbo no seemborronan los ecos al dar el barrido y cambiar stos de posicin relativa.

El barrido en pantalla va en el sentido de las agujas del reloj, aprecindose quela intensidad de los ecos va degradndose una vez que pas el barrido sobre elblanco y viene a reforzarse cuando pasa de nuevo sobre l.

La antena realiza el giro completo de 20 a 30 veces por minuto, durandoentonces cada barrido de 2 a 3 segundos3.

1 . 2 COMPONENTES ESENC I ALES DE UN RAD AR

Veamos ahora los componentes bsicos de un radar.

Generador o fuente de alimentacin: Es el que proporciona la corrientenecesaria para su funcionamiento. Dicha energa es suministrada por unalternador de a bordo.

Sicronizador: Recibe la corriente del generador sincronizando el comienzodel barrido lineal de la pantalla en el tubo de rayos catdicos con la emisinde los impulsos por el transmisor.

Oscilador con Modulador: Genera unas oscilaciones de frecuencia constanteque son enviadas al modulador, el cual controla las mismas emitiendo unas

series de impulsos de muy alto voltaje que duran un nmero exacto demicrosegundos y repite estas series en un nmero determinado porsegundo. Estas series de impulsos son enviadas al magnetrn.

Magnetrn: Recibe las series de impulsos del modulador y oscila alrecibirlas a una frecuencia muy elevada. Esta oscilacin genera una seriede ondas de frecuencia muy elevada y muy alto voltaje. Es, por tanto,donde los impulsos que vienen del modulador son convertidos en impulsosde radiofrecuencia (ondas electromagnticas de super - alta frecuencia).

Unidad ATR (Anti T-R): Permite el paso de la energa de radiofrecuencia. Unidad TR (transmisor-receptor): Conecta la salida del magnetrn a la

antena, mientras al mismo tiempo desconecta el mezclador para protegerlodel impulso de emisin, que es muy potente4. Antena emisora: A ella llegan los impulsos del magnetrn y por ella salen

las series de ondas. Al ser giratoria, de velocidad constante, el haz deondas emitidas se propagan circularmente.

Antena receptora: Suele ir montada junto con la antena emisora. Recibe eleco cuando el haz de radiofrecuencia pasa por los objetos.

3Depende del modelo y tipo de radar.4

Las unidades TR y ATR sirven para conectar la antena con el transmisor receptor alternativamente, en lostiempos adecuados, para evitar que la energa del magnetrn entre en el mezclador y se dae o que parte dela energa recibida vaya al transmisor con la correspondiente prdida de energa recibida.

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Mezclador: Su misin es mezclar la seal del eco en el intervalo en el quelas unidades TR y ATR estn en reposo con otra seal generada en unavlvula llamada Klistrn, formando una seal de frecuencia intermedia.

Amplificador: Amplifica la seal de frecuencia intermedia. Detector: Detecta las seales amplificadas y las enva a la pantalla radar. Unidad de presentacin visual: El elemento principal es un tubo de rayos

catdicos (TRC), que presenta en una pantalla circular los ecos recibidos amedida que la antena va barriendo el horizonte.

Fig.2 Diagrama de bloques de un radar

Alrededor de la pantalla nos encontramos la graduacin de 0 a 360 con cursorpara calcular demoras o marcaciones segn convenga y una graduacin dedistancia por medio de anillos convergentes5.

5En los radares modernos el cursor es electrnico (EBL 0 Electronic Bearing Line). Se presenta como unamarca luminosa que podemos girar con un control. Asimismo, adems de los anillos de distancias, que

aparecen a distancias fijas y separados proporcionalmente a la escala que estemos utilizando, los radaresmodernos montan el que se llama Anillo Variable de Distancias (gusanillo), que es una circunferencia generadaelectrnicamente y controlada mediante un botn giratorio y que nos da la distancia a cualquier blanco.

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En muchos radares est incorporado el dispositivo A.R.P.A.mediante el cual sepuede hacer un estudio de la evolucin propia real y relativa de los ecos que sereflejan en pantalla, incorporando un anlisis cinemtico del conjunto demovimientos, pudiendo saber distancia mnima a pasar de un eco, velocidadesreales de estos, rumbo de colisin, etc.

Fig.3 Imagen radar de un equipo moderno

En la imagen anterior se observan los blancos en color verde. En estos equiposse puede insertar cartas electrnicas de las zonas por las que naveguemos (videosinttico en color marrn) para facilitar el reconocimiento de los puntos. Tambinse pueden insertar zonas de blankingpara no emborronar con ecos de tierra lapantalla del radar. De esta forma la lnea de costa se nos presenta mucho msclara. Los blancos mviles (buques) se pueden adquirir, bien sea manual oautomticamente, presentando el radar un vector que nos informa sobre sumovimiento (en este caso absoluto).

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1 . 3 PR I NC I PA LES MAND OS DEL RADAR

Los controles principales que encontraremos en la mayora de los equipos son:

Brillo: Se aplica desde cero hasta conseguir la luminosidad adecuada. Ganancia y sintona: Proporcionan el ajuste adecuado de la emisin de

radiofrecuencia, para apreciar bien las imgenes. Escalas: Definen el radio mximo de alcance, desde 0,25 millas hasta 48-

64 millas6, las escalas ms utilizadas son las de 3,6 y 12 millas. Anillos de distancia: Crculos concntricos que nos ayudan a tomar la

distancia a un objeto, aunque es ms til el anillo de distancia variable(VRM).

Marcador: Lnea electrnica superpuesta a la pantalla con objeto de

calcular la direccin de un blanco. Lnea de fe: lnea permanente que nos seala la direccin de la proa o el

rumbo. Sea-clutter: Supresor o eliminador de los ecos del oleaje que pueden llegar

a tapar la visin de los barcos. Cuando se emplea disminuye la ganancia delos ecos hasta una distancia prxima (4 millas) a partir de esta la gananciaes normal.

Rain-clutter: Supresor de las manchas provenientes de chubascos de lluvia.Acta dispersando cada blanco de lluvia en blancos mucho ms pequeosque emborronan menos la pantalla. Esto lo hace actuando sobre la unidad

de vdeo.

Fig.4 Las manchas verdes que se observan son debidas a un chubasco. Se pueden eliminar totalmente o enparte actuando sobre el anti lluvia.

6Depende de los radares. En la actualidad hay radares marinos con alcances superiores.

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Debemos ser cuidadosos a la hora de actuar sobre el sea clutter y el rain clutter, ya que el primero disminuye la ganancia en las proximidades de nuestraembarcacin, con la posible prdida de ecos pequeos que correspondan a otrasembarcaciones en movimiento, y el segundo dispersa blancos de lluvia actuandosobre el sistema de video, lo que puede dar lugar a prdida de blancosimportantes.

1 . 4 A LCAN CES DEL RADA R FACTORES QUE LO COND I CI ONA N

El alcance de un radar podemos dividirlo en alcance mximo y alcance mnimo.

El alcance mximo terico de una instalacin viene a depender de los siguientesfactores que a continuacin se detallan:

Potencia radiada. El alcance es proporcional a la raz cuarta de la potenciaemitida o radiada.

Longitud de onda. El alcance es inversamente proporcional a la razcuadrada de la longitud de onda; cuanto mayor sea la frecuencia7mayorser el alcance de la emisin.

Elevacin de la antena sobre el nivel del mar. La propagacin de las ondasse efecta afectada por la refraccin8. Se llama horizonte radar a aquel quese alcanza desde el tope de la antena y que es mayor que el horizontegeomtrico y el horizonte visible u ptico debido a que las ondas

electromagnticas emitidas por el radar, al ser de muy alta frecuencia, sonms afectadas por los fenmenos de refraccin que las ondas situadas enel espectro visible, dando lugar a un mayor alcance. En la figura 5 vemosel horizonte geomtrico (A), el horizonte visible (B) y el horizonte radar(C). En condiciones normales el alcance mximo del radar de navegacinsuele ser de un 15% a un 30% mayor que el alcance pticocorrespondiente a la altura de la antena.Se puede calcular el horizonte radar de acuerdo con la siguiente expresin:

hd 22,1=

Siendo:

d = distancia al horizonte radar.h = altura de la antena

7La frecuencia es la inversa de la longitud de onda.8Cambio en la direccin de propagacin de un fenmeno ondulatorio, como por ejemplo la emisin de unaseal de radiofrecuencia. La refraccin se produce cuando la emisin de radiofrecuencia pasa de un medio a

otro o se mueve por un medio que cambia sus condiciones fsicas. Dichas condiciones fsicas, en el caso quenos ocupa, son alteradas por fenmenos meteorolgicos o climticos. La refraccin dar lugar a que seaumente el alcance geomtrico.

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Elevacin del objeto detectado, cuanto mayor sea el objeto y ms alturatenga, antes ser detectado por el radar.

Tamao y naturaleza de objeto. Los objetos metlicos y grandes serndetectados con prioridad frente a los menores y de madera u otro materialpoco reflectante y que absorba una parte importante de la energa de laonda incidente.

Condiciones atmosfricas. Con niebla disminuye el alcance porque larefraccin es mnima. Hay circunstancias en las que las variaciones depresin, temperatura y humedad de las capas atmosfricas determinandistintos valores de propagacin de las radiofrecuencias que hacen quevare el alcance del radar.

Fig.5 Horizonte radar

Fig.6 Alcance de las distintas transmisiones en funcin de su frecuencia

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En las figuras que se muestran a continuacin se ve, de forma simple, yexceptuando la energa radiada en lbulos laterales, como se transmite en elplano horizontal y vertical el haz electromagntico desde la antena del radar.

Fig.7 Amplitud horizontal y vertical del haz de transmisin de un radar

El alcance mnimo depender del llamado tiempo de conmutacin, que es eltiempo que tarda el receptor, despus de emitir el impulso, en poder estar encondiciones de recibir el eco. La distancia mnima a la que puede detectarse unblanco depende de la longitud del impulso emitido y del tiempo de conmutacindel receptor. Todo objeto situado a una distancia menor de la mitad de lalongitud del impulso (ida yvuelta) no podr ser detectado ya que cuando la ondade rebote de dicho eco llegue a la antena, sta se encontrar todava en perodode transmisin.

1 . 5 PRESENTA CI ON D E ECOS EN LA PAN TALLA PERF I L DE LA COSTA

La imagen que se dibuja en la pantalla de un radar de calidad es realmenteinteresante. A primera vista su detalle parece asombroso y la variedad de ecosrecogidos infinita. Una observacin ms detenida, nos inducir a sospechar quesin gran experiencia y conocimiento del comportamiento de los blancos, y de lasdistorsiones de su presentacin, no ser fcil reconocer a plena satisfaccin losecos recibidos, e identificarlos con los blancos de los que proceden.

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Los ecos de ciertas lneas de costa y estructuras, muestran en ocasiones unasemejanza notable con sus verdaderas formas, pero la identificacin de muchosobjetos, de inters para el navegante, puede ser difcil si se carece de lasuficiente experiencia y habilidad para maniobrar los distintos controles delradar.

La imagen que nos proporciona la pantalla radar es un plano bidimensional, enun solo color, generalmente ambarino, a veces verdoso; en fin, se caracterizapor una gama de tonos extremadamente limitada9.

Al buscar la identidad del contorno de un blanco y su eco en la pantalla habrque tener en cuenta factores tales como la estructura, caractersticas, etc., delobjeto y factores tcnicos tales como la discriminacin del equipo radar.

Sin embargo, puede ser de utilidad describir el aspecto de una imagen tpica depantalla radar, suponiendo que el buque se encuentre a pocas millas de la costa,en una mar ligeramente picada. Pues bien, el aspecto corriente sera como el quese describe a continuacin:

En la inmediata vecindad del pequeo punto brillante situado en el centro de laimagen10, que representa al buque propio, habr indicaciones de interferenciasvarias11, que se presentan como una nube de puntos cuya situacin esaleatoriamente cambiante, y que puede ser disminuida usando el control de anti mar. Ms all de una cierta distancia del buque propio, todos estos ecos de

mar anteriores se debilitan y desaparecen, quedando la superficie de la marrepresentada por un fondo oscuro, sobre el que destacarn los ecos de la lneade costa, de otros buques y de otros objetos que se encuentre el haz radar. Lalnea de costa puede estar o no claramente definida; ms all de ella, se vernlos ecos de objetos terrestres tales como edificios, colinas, montaas, etc.,mientras que a distancias ms grandes la pantalla volver a mostrarse oscura,bien porque los ecos reflejados por las tierras altas sean demasiado dbiles parapresentarse en pantalla, o bien porque los blancos distantes queden ocultos portierras intermedias.

En cualquier caso, antes de exponer concisamente el aspecto que ofrecen losecos ms frecuentes, conviene precisar los principales aspectos tcnicos delequipo que influyen en la imagen radar:

Alargamiento de figura: Como vimos, el haz de proyeccin tiene una ciertaamplitud horizontal que motiva que el objeto detectado sufra unadistorsin sobre la pantalla, que se traduce en un alargamiento de la

9En algunos radares de ltima generacin es posible introducir, como video sinttico, cartas electrnicas de

navegacin, que ayudan en gran medida, en el reconocimiento de la costa.10Si la presentacin es relativa.11Ecos de mar, debidos a que la mar est picada.

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imagen del eco12y por tanto un error en las marcaciones de los extremosdel citado eco.

Discriminacin en marcacin: Queda definida por el ngulo mnimo, entredos objetos situados a la misma distancia, que es necesario que subtiendanpara que puedan ser diferenciados en la pantalla radar. Si el ngulo quesubtienden es menor que este mnimo, los dos ecos aparecen como unoslo. Su valor est condicionado, principalmente por la anchura del haz detransmisin13.

Discriminacin en distancia: Queda definida por la mnima distancia, entredos objetos situados en la misma marcacin, para poder ser diferenciadosen la pantalla. Su valor est condicionado fundamentalmente por lalongitud del impulso y caractersticas del aparato14.

Fig.8 DISCRIMINACIN EN DEMORA: Si los blancos situados a la misma distancia, subtienden un nguloinferior a la discriminacin en demora, se presentarn como un solo eco en pantalla

Con relacin a la imagen devuelta por la lnea de costa, la pantalla acusar ecosde una zona de costa que llega hacia el interior unas 2 3 millas. Si unaelevacin destacada se encuentra ms distante, tambin, probablemente,devolver eco, si bien hay que tener en cuenta que ste no ha de serprecisamente del punto ms elevado.

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En sentido perpendicular al barrido.13En los radares normales actuales menor de 1.14En los radares normales actuales menor de 12 mts.

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Cuando la costa es ondulada y con elevaciones, estos accidentes evitan a vecesque el rayo emitido siga su camino y entonces en la pantalla se vern zonasoscuras, de sombra. Esto se hace ms notorio cuando se navega a un rumboparalelo a la costa, en que blancos inicialmente detectados se van perdiendo porir quedando en la enfilacin de accidentes ms elevados.

En este caso, como en la interpretacin general de la pantalla, no hay que olvidarque la intensidad de la imagen depende, fundamentalmente, de tres factores: ladistancia, la naturaleza delblanco y el ngulo de incidencia del haz emitido por laantena con la lnea de costa y sus accidentes; cuanto ms perpendicular, el ecoesms intenso.

Fig.9 DISCRIMINACIN EN DISTANCIA: Si los blancos situados a la misma demora, se encuentranseparados una distancia inferior a la discriminacin en distancia, se presentarn como un solo eco en

pantalla

La costa acantilada da un eco en forma de lnea fina, muy bien definida ydetectada a gran distancia.

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La costa en pendiente da un eco de trazo ms grueso que el anterior pero que esdetectable a menos distancia.

La costa baja da un eco en forma de lnea muy suave y fina, detectable adistancias medias. Es muy corriente en estos casos que si hacia el interior elterreno es algo elevado, sea este el primer eco que aparezca en estos casos,dando, el equipo, una distancia a tierra mayor que la real. Al ir acercndose elbuque hacia tierra, se ir precisando la lnea de costa verdadera.

La costa con puerto, y con independencia de las caractersticas propias de lamisma, suele presentar las lneas de malecones, rompeolas, diques,instalaciones, etc., siempre que tengan alguna importancia. Conviene advertirque si en los diques y atraques se encuentran amarrados buques, o hay

fondeaderos cerca de aquellos, en donde se encuentren gran nmero de buques,gabarras, etc., y el equipamiento radar no tiene suficiente discriminacin enmarcacin y distancia, la lnea de costa resultar avanzada hacia el mar, ademsde deformada.

Los tipos de ecos acabados de exponer se ven modificados por numerososfactores, entre los que hay que destacar la presencia de arbolado abundante,que en unas ocasiones debilita y en otras refuerza el eco. Tambin en zonas demarea de gran amplitud, el perfil de la costa puede ser muy distinto de lapleamar a la bajamar.

Como el barco est en movimiento, la imagen radar va cambiando lenta perocontinuamente y har falta ir comparando con la carta nutica buscandoanalogas.

En cuanto a la intensidad de los ecos presentados por otros buques, dependerde varios factores, entre los que hay que destacar el tipo de obra muerta, estadode carga, ngulo de inclinacin y condiciones de propagacin. Normalmente,salvo el caso de embarcaciones muy pequeas y de madera, reflejan a distanciasmedias y grandes.

Las boyas, debido a su poca elevacin, slo muestran ecos precisos y definidos adistancias medias y pequeas. Inicialmente, slo se apreciarn en algunosbarridos y gradualmente se irn perfilando hasta alcanzar su forma e intensidaddefinitiva. Hay que tener en cuenta que al estar la boya sometida a la accin delviento y mar, su posicin respecto al haz emisor cambia continuamente, lo quesupone fluctuaciones en la imagen, sobre todo cuando se est alejado.

Los grupos de edificaciones y otras estructuras metlicas o no suelen dar ecosbien definidos, dependiendo de su orientacin y distancia.

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A continuacin se da una descripcin somera de los dos tipos bsicos depresentacin, con los que nos encontraremos al manejar equipos de radarmarino.

Proa arriba: Fue la primera presentacin de que disponan los equiposradar15. Es la presentacin ms instintiva, ya que se relacionan los ecossegn su marcacin en primer lugar teniendo como lnea de fe la lneaproa. En este tipo de presentacin se mostrar en pantalla una lneacontinua brillante que partiendo del centro del display va hasta el 0 de laalidada16que tiene la pantalla del radar. Esta lnea es la lnea de proa, yaque coincide con la direccin proa popa de nuestro buque. La lnea deproa, por tanto, indica la proa de nuestro buque. Como ya se dijo, en estaforma de presentacin, las alteraciones de rumbo y las guiadas del buque

suponen una variacin de las posiciones de todos los ecos en pantalladebido a esas alteraciones y guiadas. Es como si toda la pantalla girasecon dichas alteraciones, nicamente mantenindose en la misma posicinla lnea de proa. En suma, el movimiento presentado es relativo, laposicin de nuestro buque ocupa el punto central de la pantalla y los ecospresentados se movern siguiendo un movimiento relativo, composicinvectorial de su movimiento absoluto y el propio de nuestro barco. En estetipo de presentacin slo podremos tomar marcaciones de los ecospresentados en pantalla, debiendo sumar el rumbo a las mismas paraobtener demoras.

Norte arriba: Cuando la pantalla est en un lugar cerrado y no tenemosuna referencia visual directa quizs entonces la presentacin apropiada esla de norte arriba. De esta manera y con el girocomps conectado, la lneade proa marca directamente el rumbo verdadero. En este caso, lasalteraciones de rumbo y guiadas darn lugar a que sea la lnea de proa laque se mueve, evitando as que todos los ecos presentados en pantallavaren con las citadas alteraciones y guiadas. Se evitan losemborronamientos de pantalla que se producen en las proximidades de losecos cuando la presentacin es proa arriba y se producen alteraciones de

rumbo. El movimiento de los ecos en pantalla ser tambin un movimientorelativo igual que en la presentacin proa arriba17. En cambio, en estemodo de presentacin podremos tomar directamente demoras de los ecospresentados.

15En principio, los radares no estaban conectados a otros elementos y equipos del sistema denavegacin del buque, como por ejemplo giroscpica, aguja, etc. De esta forma, el radar noreciba datos de entrada de rumbo, con lo que no poda seguir las alteraciones de ste y lasguiadas del buque.16Circunferencia graduada, de grado en grado, de 0 a 360.17

Es evidente que para poder trabajar en un radar con movimientos absolutos, se debernintroducir como datos de entrada al radar adems del rumbo la velocidad del buque propio,consiguiendo as el radar de movimiento absoluto.

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A nuestro modo de ver, la mejor presentacin, de las dos reseadas, y a losefectos del uso del radar como ayuda anticolisin, es la presentacin nortearriba, ya que nos permite tomar directamente demoras sobre los ecos de otrosbuques, controlando ms rpidamente y con menos errores la derrota relativa deesos blancos y evitando el efecto emborronamiento y salto de eco que seproduce en la presentacin proa arriba. En cualquier caso, la correctainterpretacin de la imagen radar requiere bastante experiencia y siempredeberemos tomar su informacin, ciertamente muy valiosa, con ciertasrestricciones debidas tanto a los errores y perturbaciones que tiene como enfuncin de la experiencia del operador.

Rumbo arriba: Es una presentacin estabilizada, es decir, la lnea de proasigue los cambios de rumbo del buque, pero siempre se mantendr

orientada en el sector de proa del mismo, indicando el rumbo en la alidada.La figura 1 muestra una pantalla de radar, estabilizada, rumbo arriba.Rene las mejores caractersticas de la presentacin proa arriba y rumboarriba.

Fig.10 RADAR BIDIRECCIONAL TIPICO - Consta de dos componentes principales, la antenapropiamente dicha, que es un escner horizontal en la parte alta y que contiene la unidad emisora yreceptora. Gira a un ritmo de unas 20 rpm, barriendo la superficie con su onda electromagntica de

muy alta frecuencia. La caja que se ve debajo contiene la unidad motora y circuitos, cables yguiaondas para transportar los impulsos a y desde la unidad receptora y transmisora hasta la unidad

de presentacin.

1 . 6 ERRORES Y PERTURBAC I ON ES

Los errores ms comunes son los debidos a tomar puntos que no correspondencon la realidad o tambin errores procedentes de las lecturas de las demoras omarcaciones que pueden llegar a varios grados de diferencia con la realidad18.

18Recordar la distorsin que se presenta en el eco y que hace que ste se alargue.

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Respecto a los errores en distancias muchas veces se toman como adelantadospuntos que se encuentran ms separados de la costa y se comete elcorrespondiente error en distancia.

En sitios donde la amplitud de marea es considerable hay que tener en cuentaestas consideraciones.

Fig.11 ESQUEMA DE LA PRESENTACIN DE UNA UNIDAD RADAR - En el mismo podemos ver lapantalla y los distintos cont roles de brillo (BRILLIANCE), sintona (TUNNING), distancia (RANGE),

conmutacin y anillos fijos, anti-clutter y ganancia (GAIN)

Por desajuste en el aparato tambin se pueden tener errores en la distancia; esimportante cuando se conozca una distancia con seguridad comprobar ladistancia que muestra el radar para asegurarse de la posibilidad de error.

En cualquier caso, un estudio detallado de los errores propios de cada aparatosuele venir en los folletos que suministra la fbrica, pero como causas de errortpicas comunes se pueden citar las siguientes:

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Curvatura de la pantalla: En los bordes de la pantalla la curvatura de lamisma ocasiona una distorsin en la imagen que puede producir errores endistancia19. Conviene cambiar la escala de forma que el eco a medir sedesplace hacia el centro de la pantalla. Cuando esto no sea posible, ladistancia debe medirse con los anillos fijos de distancia (calibracin) loscuales estn afectados de la mnima distorsin.

Espaciado desigual de los anillos de distancia: Ocasionado por una falta deajuste.

Espaciado incorrecto de los anillos de distancia: Los intervalos de distanciason iguales pero no los debidos. Es poco corriente.

Error de ndice: El centro de los anillos de distancia no corresponde a ladistancia cero. Se determina comparando la distancia radar de un eco

preciso y definido con la distancia verdadera conocida del objeto queproporciona el eco.

Amplitud del haz: Produce un error en demora. Desplazamiento del centro: Produce error en la demora. Entre otras causas

puede estar ocasionado por un cambio de rumbo apreciable que modifiqueel estado magntico del buque. Es ms notorio en latitudes bajas.

En cuanto a las perturbaciones ms corrientes citaremos:

Sea clutter: Las ondas electromagnticas rebotan contra las olas cuando

hay marejada devolviendo esa energa en forma de ecos. La zona donde sereflejan o notan estas interferencias con ms intensidad es en el centro dela pantalla, alrededor del barco. Se producen, as, un gran nmero depequeos ecos, variables en situacin e intensidad con cada revolucin dela antena. Cuando la mar es de fondo o leva y de suficiente envergadurahay que observar ante la sospecha de la presencia de un eco en unadeterminada direccin esa zona durante un determinado tiempo y observarque el blanco aunque desaparece, reaparece hacia la misma direccin ydistancia al cabo de unos segundos. Para evitar esto los radares disponende un sea-clutter actuando a modo de filtro20, con el inconveniente de que

con su intervencin los ecos se debilitan, hasta el punto de no apreciarboyas o ecos similares a poca distancia del barco, para corregir esto hayque aumentar la ganancia y jugar con la sintona y el brillo.

Ecos o reflexiones mltiples: Ocasionados generalmente por estructurasmetlicas verticales prximas y de gran tamao. Una parte de la energareflejada por la estructura o casco de un buque grande, se vuelve a reflejaren el costado del buque propio y vuelve a producir en el blanco un nuevoeco. Se identifican fcilmente por aparecer en la pantalla, igualmente

19 En los radares modernos, con la mejora de construccin que se ha producido en los tubos de rayos

catdicos, y con la aparicin de otros tipos de pantalla, este error queda prcticamente anulado.20Disminuye la ganancia en las inmediaciones del buque propio.

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espaciados y sobre la misma marcacin, 2, 3 y hasta 4 ecos,correspondiendo el ms prximo al blanco real y siendo los restantesdebidos a las sucesivas reflexiones. Se suelen presentar cuando otro barconavega en las proximidades, debido a que los impulsos rebotan contra estevuelven con fuerza al barco y de nuevo vuelven al barco prximo paravolver a rebotar. Con el aumento de la distancia desaparece este efecto.

Falsos ecos: Son ecos que aparecen sin que realmente exista un blanco enel lugar donde aparece en la pantalla. Se pueden producir por los lbulosde radiacin lateral21o por reflexiones mltiples. En el primer caso debidoa la radiacin en forma de lbulos laterales desde la antena, se producenecos a la misma distancia pera en diferentes direcciones. En el segundocaso cuando existe un blanco grande prximo, los ecos se reflejan variasveces, dando lugar a ecos situados en la misma direccin pero a distintasdistancias. Para evitar esto, se acta bajando la ganancia de forma que los

falsos ecos, ms dbiles desaparecen. Zonas o arcos de sombra: Ocasionados por las chimeneas, palos,

estructuras metlicas, etc., situados en el trayecto del haz de emisin yque se oponen a su normal propagacin. Se manifiestan como sectoresoscuros que impiden la localizacin de los ecos incluidos en los mismos.

Interferencias de otros radares: Cuando se encuentra en las proximidadesotro barco que tiene tambin en funcionamiento el radar, se produce unaserie de interferencia en forma de espirales o curvas de puntos quecambian de forma con cada revolucin de la antena y que desaparecen amedida que el otro barco se aleja. Esto sucede cuando la frecuencia de

emisin de los dos radares es muy prxima.

Fig.12 Lbulos laterales

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Se llaman as a pequeas porciones de energa del haz principal que se producen asimtricamente a amboslados del mismo. Estn ocasionados por la imposibilidad de concentrar toda la energa radiante en un solorayo. Su efecto se puede anular o disminuir con el control de ganancia.

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Fig.14 IMAGEN TIPICA DE PANTALLA RADAR - Se observa el centro de la misma, con alguna perturbacinde mar en las inmediaciones, se muestra, tambin la lnea de proa y como se ve el radar esta estabilizado

norte arriba. La imagen radar presenta ecos de tierra y espigones y malecones de puerto, as como el trficocircundante

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Fig.15 CARTA DEL AREA REPRESENTADA EN LA IMAGEN RADAR ANTERIOR - En esta carta no semuestra todo el rea representada en la imagen radar anterior, sino s lo las zonas ms destacadas.

As podemos observar tanto el espign de entrada (en la parte inter ior de la carta y en la parte inferiorde la imagen radar anterior), y tambin podemos observar la zona de atraques y muelles al norte de la

posicin del buque propio

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Rain clutter: Los chubascos intensos provocan la aparicin sobre lapantalla, en la zona en la que se producen, de una especie de nube depuntos, provocada por la reflexin y dispersin de la seal radar sobre lasgotas de lluvia, tanto ms intensa cuanto mayor es la intensidad delchubasco. Dicha nube, que presenta una imagen membranosa de bordesms bien suaves que pueden rodear al buque o estar ms o menosdistante segn la posicin del chubasco, puede enmascarar la deteccin deblancos que se encuentren dentro del aqul. De nuevo, para verificar laexistencia de blancos en el rea del chubasco, y al igual que con los ecosde mar, el operador debe fijar su atencin sobre el rea de puntos yobservar aquellos que no varan de posicin en los sucesivos barridos. Esosecos correspondern a verdaderos blancos ya que los ecos devueltos porlas gotas de lluvia son continuamente variables en demora y distancia. Enla mayora de los casos, la intensidad del chubasco es tal que la citada

nube se presenta como una mancha compacta que impide totalmente ladeteccin en el rea de la precipitacin. Para evitar esto, los radaresdisponen de un filtro de lluvia que al habilitarlo va dispersando la manchade lluvia, al actuar sobre el sistema receptor que discrimina los blancossegn la intensidad de la energa devuelta por el mismo. De esta forma,seales de rebote de baja intensidad son filtradas por el sistema y semuestran como ecos. Debemos ser cuidadosos en el uso de este filtro yaque puede hacer desaparecer ecos de blancos pequeos que realmente seencuentran dentro del chubasco. Decir que el granizo provoca efectossimilares a los chubascos, si bien interfiere menos la deteccin de otros

blancos; la nieve, a no ser que sea de gran intensidad, provoca efectossimilares en aspecto pero ms dbiles y rara vez interfiere la deteccin deotros blancos. La niebla no produce perturbaciones en la pantalla del radaraunque s limita algo el alcance de deteccin al modificar la refraccin.

1 . 7 M ARCACI ON , DEMORA Y D I S TANC I A RADAR

La medida de estas magnitudes se realiza directamente sobre la pantalla. Paralas marcaciones el radar lleva una graduacin de 0 a 360 en la parte externade la pantalla22. Con las distancias hay que tener en cuenta la separacin entre

anillo si se mide por interpolacin.Para la medida de la distancia tambin podemos usar el VRM23que nos permitemedir exactamente la distancia al blanco, sin necesidad de interpolacin, ya quese gobierna desde un control giratorio que abarca todo el rango de distancias enla escala considerada. La lectura del VRM se presenta en forma numrica en laventanita correspondiente.

22 En los radares modernos esta graduacin se representa de forma electrnica y la medicin se realiza

mediante EBL (Electronic Bearing Line) que es una lnea marcadora, tambin generada electrnicamente. Lamedicin se presenta en forma numrica en la ventanita correspondiente.23Variable Range Marker (anillo variable de distancias).

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Ya habamos dicho que la lectura directa de demoras sobre la pantalla radar slopodr hacerse en aquellos radares que estn estabilizados, norte arriba. Simanejamos un radar en modo de presentacin proa arriba, la lectura sobre elradar ser una marcacin a la que deberemos aplicarle la ya conocida frmula deconversin de marcaciones a demoras24.

Ya sabemos que el haz emitido por la antena tiene una cierta anchura, mientrasque su presentacin en pantalla es un trazo luminoso (barrido). Esto motiva queal incidir el extremo lateral del haz en el objeto la pantalla acusa el eco, pero conuna marcacin correspondiente a la del centro del haz en dicho instante. Estevalor se debera corregir si se quieren obtener marcaciones o demoras correctas.

En la pantalla este efecto se traduce en un alargamiento de las figuras, haciacada lado del medio ancho del haz. Cuando el punto marcado es un objeto

definido (boya, bote, etc.), la marcacin se debe leer en el punto central deltrazo que deja. Cuando el tamao del objeto es apreciable se sumar (restar) ala marcacin dada en la pantalla la mitad de la anchura del haz si se trata delextremo izquierdo (derecho) del mismo. Con objeto de efectuar mejor la medidael radar monta un cursor mvil superpuesto (o un EBL), cuyo punto de girocoincide con el centro de la pantalla y que se hace pasar por el objeto para tomarla marcacin o demora.

Las marcaciones se deben obtener con una escala de distancias que lleve laimagen radar del eco a medir lo ms lejos posible del centro, con objeto de

reducir al mnimo el error en la colocacin del cursor mvil.

Cuando el radar est estabilizado norte arriba convendr:

Pasar a presentacin proa arriba cuando se navegue en aguas restringidas(ras, canales, bahas, etc.), en donde la posicin del barco es conocida.Tambin cuando se quiera saber lo que abre de la proa otro barco o unpunto de tierra.

Mantener la presentacin norte arriba cuando se realicen evoluciones, yms si stas son de noche y prximas a tierra, ya que de esta forma se

elimina el emborronamiento de la pantalla. Para obtener una situacin pordemoras. Para comparar la imagen de la pantalla con la cartacorrespondiente y con objeto de saber si la demora de otro barco semantiene constante y hay riesgo de colisin.

24 MRD += (marcaciones + a Er y a Br).

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El grfico a continuacin se representa las demoras tomadas a una isla y a unaboya, con un radar con un ancho de haz de 4. Las lecturas de demora deberancorregirse segn la siguiente tabla25:

LECTURAS

REALES RADAR

A 060 058B 075 077C 125 123 - 127

Fig.16 Lectura de demoras

En el grfico las lneas verdes continuas representan la demora medida con elcursor sobre el eco y las lneas de puntos rojas la anchura del haz.

25A efectos tericos. En la prctica y con los radares modernos cuya tecnologa da como resultado una mayorconcentracin del haz radiado, no se suele corregir la demora tomada por anchura del haz.

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En cuanto a las distancias la primera operacin ser elegir, de entre las diversasescalas, la ms conveniente para realizar la medida. Con los anillos fijos dedistancia ya dijimos que la medida se realiza por interpolacin, a no ser que eleco del blanco se site sobre alguno de ellos y con el anillo variable se gira hastaconseguir que el mismo bisecte al eco. Como mejor tcnica para la medida dedistancias se recomienda tangentear el eco por su interior, o sea por el puntoms prximo al centro de la pantalla.

1 . 8 RAD I OFAROS RADA R RAMA RK Y RACON

El Ramark (Radar Marks) es una baliza radio que emite una seal de frecuenciaadecuada para que al ser recibida por el radar, de en la pantalla una seal deidentificacin.

Esta seal es un sector de lneas radiales brillantes, de trazos o de puntos, cuyocentro es la demora de la baliza. Emite continuamente en todas las direcciones yno tiene limitacin de uso por nmero de barcos.

Fig.17 RAMARK y RACON

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El Racon (Radio Beacon) es un reflector electrnico que funciona al recibir lasondas del radar de a bordo, devolviendo una seal amplificada.

Esta seal se traduce en la pantalla en unos pequeos arcos concntricos quegeneralmente responden a una letra en cdigo morse (combinacin de puntos yrayas) y que sirve como seal identificadora de la boya. La demora de la boya setoma en la mitad del sector de los arcos representados y la distancia a la boya esla de la seal que aparece ms prxima al centro. La medida de la distancia alRACN se har hasta el punto ms prximo al centro de la pantalla.

Este sistema tiene sobre el anterior la ventaja de que da por si slo la situacin,pero a su vez tiene el inconveniente de que su capacidad de reflejar seales (encantidad y sin interferencias) depende del nmero de buques que lo utilicen.

En los dos casos el alcance es funcin de la altura de la antena radar del barco.

ANEXO:

UNIDAD DE PRESENTACION VISUAL

La unidad de presentacin visual est compuesta por:

Un tubo de rayos catdicos (TRC). Un generador de la base de tiempos.

Un circuito de luminosidad del impulso. Un generador de calibracin y de marcas de distancias fijas.

Un TRC es una ampolla de vidrio, con forma de embudo, en la que se hagenerado un vaco. La parte ms ancha del embudo es la que forma la pantalladel radar, que se denomina PPI (Plan Position Indicador). Dicha pantalla estcompuesta internamente por una sustancia fosforescente. La parte ms estrechadel embudo forma el can electrnico.

Al conectar a red el TRC, el filamento calentador se pone al rojo y vibra debido alcalor generado. Debido a esto se desprenden electrones26 de los tomos delfilamento. El sistema as formado se denomina ctodo y emite un haz deelectrones que pasan a travs de una rejilla que regula la intensidad del flujohaciendo que converjan en un punto determinado.

El flujo de luminoso de electrones pasa ahora por una bobina de enfoque y unnodo acelerador, que estn cargados positivamente. Los electrones sonfuertemente atrados por ese conjunto y acelerados hasta unos 16.000 Km/seg.,e impulsados contra la pantalla PPI, en la que chocan. Este choque genera uncalor que activa la sustancia fosforescente formando un blanco.

26Partculas cargadas negativamente.

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Las bobinas deflectoras hacen que el punto luminoso as formado se muevadesde el centro de la pantalla a la periferia produciendo un barrido lineal. El

barrido circular se genera haciendo girar las bobinas sincronizadamente con laantena.

Fig.18 Tubo de rayos catdicos

El generador de la base de tiempos permite la sincronizacin del barrido lineal enla pantalla con la emisin de los impulsos.

RADAR DE MOVIMIENTO VERDADERO

Los radares denominado ARPA (Automatic Radar Plotting Aid), o radares de

punteo automtico, muestran los movimientos verdaderos de todos los blancosque aparecen en la pantalla, incluido el del barco propio.

A estos radares se les ha acoplado un ordenador que recibe la informacin devideo crudo detectado por el radar, convirtindolo, mediante una asignacinbinaria, en una seal digital sinttica.

La adquisicin de los ecos en la pantalla se puede hacer de forma manual oautomtica. En la adquisicin manual, el operador decide que ecos le interesaseguir, en funcin de la situacin del trfico martimo. Para ello situar el cursordel radar encima del eco elegido y pulsar la tecla de men adquire target.Despus de unos segundos aparecer sobre el eco adquirido un vector indicativo

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de su movimiento verdadero o relativo segn que estemos en presentacinverdadera o relativa.

Si el eco adquirido fuese falso el sistema lo perder despus de un nmero

determinado de rotaciones de la antena e indicar lost target.

Una vez que el sistema muestra el vector de un blanco, le asignar un nmero yse podr seleccionar poniendo el cursor encima y presionando la tecla del menselect target. Si se presiona entonces la tecla de men target datase obtendrntodos los datos del movimiento del blanco, tales como rumbo y velocidad,demora y distancia al buque propio, CPA (closest point of approach)o mnimadistancia de aproximacin, TCPA (time of closest point of approach)o tiempo enque el blanco estar a la mnima distancia, etc.

La adquisicin automtica de blancos se har en la zona o zonas determinadaspor el operador, sobre todos los ecos detectados en las mismas. En este sentido,el operador podr establecer zonas de guardia (guard zones), sonando unaalarma cada vez que un blanco que entra en las mismas es adquirido.

Fig.18 Radar marino

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