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Navegación Actual

Se considera que la evolución de la navegación va paralela a la evolución de la propia humanidad.
La navegación se podría definir como el proceso de dirigir los movimientos de un vehículo, generalmente un barco o un avión, desde un punto a otro de la Tierra. Para trasladar el móvil se presentan mil problemas que el hombre debe resolver, por ello ha desarrollado una serie de conocimientos científicos y tecnológicos que le permiten hacerlo con seguridad, lo que a veces es interpretado como un arte, de forma que al navegante se le considera como técnico y artista.
La manera en que percibimos lo que sucede a nuestro alrededor es esencial a la hora de navegar, la navegación actual nos brinda una amplia gama de tecnología que hace al navegante el trabajo mas cómodo y fácil. El problema en todo esto es que nos hemos confiado en dispositivos electrónicos creados por personas y que estos pueden presentar fallas a la hora de la navegación; como buenos navegantes no podemos olvidar el origen que tuvo la navegación "el método antiguo" es la mejor manera de aprender y tener experiencias para luego entrar al "nuevo método".

Para lograr el aprovechamiento de los recursos que los mares ofrecen al hombre, ha sido necesario desarrollar los conocimientos científicos y tecnológicos en su conjunto, y se puede considerar que esto se ha logrado en los últimos 50 años, en que se empezó a contar con la tecnología necesaria para cosechar las riquezas del océano.

Tecnología Marina

La navegación puede realizarse en ambientes diferentes, entre los que se pueden mencionar, según el caso: la navegación marítima, la submarina, la aérea y la espacial, y en cada una de ellas se precisa de la ayuda de algunas ciencias, que en este sentido pueden dividirse en: navegación plana, aquella que utiliza los principios de la geometría y de la trigonometría para resolver el problema de la situación del vehículo; navegación astronómica, la que toma las bases de la astronomía y de la trigonometría esférica, y la navegación electrónica, que emplea aparatos electrónicos.

Todos estos tipos de navegación presentan el mismo problema, que consiste en determinar, con la mayor exactitud posible, la posición geográfica que presenta el móvil, en un momento dado, para calcular el rumbo a seguir y llegar al lugar de destino. Por esto el hombre sintió la necesidad de contar con algún método que le permitiera conocer la dirección o rumbo que había de dar a su embarcación, saber el tiempo que necesitaba para llegar a su destino, y determinar dónde se encontraba cuando navegaba a la vista de la costa. Entonces, en forma rudimentaria, aparecieron los primeros instrumentos y con las descripciones de los navegantes y viajeros se inició la cartografía.

El primer instrumento que se cree que fue utilizado para la navegación es la brújula, considerándose que los noruegos, en el año 868, fueron los primeros en hacerlo para orientarse en sus viajes hacia Islandia; sin embargo, el primer reporte escrito en cuanto a su fabricación se encuentra en la literatura china del año 424 a.C. y la primera noticia sobre el uso de la aguja imantada como ayuda para navegar está en un informe del año 1115.

El conocimiento de la propiedad magnética de atraer el hierro data de fechas anteriores, pero sólo en el siglo XI se descubrió su particularidad de orientarse siempre en el mismo sentido, indicando la dirección del Polo Norte; años después, la aguja magnética basada en este principio y mejorada en muchos aspectos, ya que es simplemente una brújula más sensible y perfeccionada, sigue siendo un instrumento de vital importancia para las embarcaciones que se adentren en los mares, puesto que al señalar continuamente al norte se puede calcular el rumbo que lleva el barco. El norte que marca la aguja magnética no es el norte geográfico sino el magnético.

El descubrimiento de las propiedades del giroscopio, aparato que permite que la aguja gire, ocasionó que se creara el compás giroscópico con una aguja magnética que puede girar en cualquier dirección y por lo tanto no es desviada por las estructuras metálicas de la embarcación. La gravedad hace que se mantenga el giroscopio horizontal y la rotación de la Tierra lo orienta hacia el norte.

En el siglo XII este instrumento es introducido en Europa por los árabes, cuando con sus flotas dominan el Mediterráneo, teniendo que realizar viajes lejos de la costa. Se piensa que además utilizaban los astros para orientarse, aunque en forma inexacta, ya que habían elaborado detalladas cartas astronómicas.

Durante varios siglos las cartas han ido evolucionando y su elaboración pasó por las fases de arte y arte-ciencia, hasta que llegó a ser la "ciencia de hacer cartas náuticas". Unacarta náutica es el mapa que tiene como finalidad la representación de zonas marítimas y costeras, con objeto de facilitar la navegación.

Las antiguas cartas náuticas eran simples croquis o dibujos de mayor o menor exactitud, cuyo único objeto era el de que el piloto localizara el sitio de la costa por el que navegaba, pero no era posible calcular las distancias y hasta el siglo XVI, cuando el astrónomo belga Mercator descubrió las "latitudes crecientes", no se pudo hacer este cálculo. Mercator representó en sus cartas a los meridianos por líneas verticales y los paralelos por líneas horizontales.

En la actualidad, las cartas que se usan para la navegación contienen una suma de datos y referencias que cubren los tres puntos básicos de: rumbo, distancia y situación, además de proporcionar otras numerosas informaciones, como por ejemplo profundidades, tipo de fondo, mareas, corrientes, etcétera.

Los instrumentos que ayudan a la navegación también han evolucionado con el tiempo y para que una embarcación pueda cumplir con los programas para los que ha sido construida y proyectada, se hace necesario que su tripulación esté auxiliada por una serie de instrumentos cada vez más numerosos y complejos, que se pueden agrupar en: de navegación, de observación, de medición, de carga, de mando, de cálculo y de comunicaciones.

Entre los de navegación, uno de los primeros que se utilizaron fue el astrolabio plano, antecesor del cuadrante y éste del sextante que en la actualidad se sigue empleando. El astrolabio, conocido desde el siglo III a.C. por los egipcios y griegos, fue introducido en la navegación por los musulmanes; consistía en un círculo proyectado sobre el plano del ecuador con el centro de proyección en el polo sur. En el otro extremo contaba con una regla móvil provista de un anteojo llamado "alidada", con la que se podía calcular la altura de un astro sobre el horizonte; así, con este instrumento era posible determinar la latitud mediante la sombra del Sol en el día y con las estrellas durante la noche.

Actualmente los instrumentos de navegación son de dos tipos: los que se emplean para el trazado y la observación y los de medida.

Los de trazado son instrumentos de dibujo, como el compás, muy parecido al corriente, pero que presenta en ambos brazos puntas de acero; está diseñado para manejarlo con una sola mano y se utiliza para medir distancias sobre las cartas de navegación.

Para determinar el rumbo y el tiempo de navegación se emplea el transportador, con el que se miden los ángulos sobre las cartas. Existen varios modelos, pero el más usado suele ser cuadrado o rectangular, para facilitar el paralelismo con los meridianos y paralelos de la carta; generalmente está construido con material transparente y provisto de un hilo que elimina el uso de reglas; las escalas de graduación varían, pero se emplea más la sexagesimal.

En las cartas náuticas están dibujadas las "rosas" que permiten los rumbos y para ello se utilizan las reglas paralelas: dos reglas unidas por medio de una articulación, que se pueden cambiar fácilmente de lugar en la carta y relacionar los datos que proporcionan las rosas.

Actualmente el compás, el transportador y las reglas han sido unidos en un solo instrumento, el tecnígrafo, que tiene mayor facilidad en su manejo y alcanza mayor precisión, lo cual es importante, porque una falla en los cálculos puede tener consecuencias graves.

Los principales instrumentos de observación son los prismáticos, el sextante y el radar. Los prismáticos deben ser de poco aumento y de gran luminosidad para que no cansen la vista; los más comunes suelen ser los de 7 x 30 y 7 x 50 y tienen una cubierta de hule para protegerlos, sobre todo en días del mal tiempo.

Para medir la altura de los astros sobre el horizonte y concretamente la del Sol, se utiliza el sextante, instrumento que permite medir la distancia angular entre dos puntos cualesquiera usando un rayo de luz reflejada que hace ángulo con el de luz incidente, lo cual sirve para conocer la altura, la declinación y la latitud aproximada, y hace que de esta manera pueda calcularse la posición exacta de la embarcación.

Después de la aparición del sextante los sistemas de navegación sufrieron un estancamiento y fue hasta la segunda Guerra Mundial cuando se iniciaron los grandes progresos, pudiéndose hacer la navegación cada vez con mayor exactitud gracias a la aparición del radar.

El radar es un aparato electrónico que por medio de ondas radioeléctricas que forman el llamado "haz de radar", que actúa como explorador, señala la presencia de cualquier objeto de dimensiones apreciables que se encuentre entre la embarcación y el límite de alcance del aparato. Consta de un emisor de alta potencia que manda microondas en 2 000 impulsos separados por segundo, una antena giratoria que permite explorar 360° del horizonte, un receptor de los ecos y una pantalla fluorescente en la que aparecen en forma de puntos luminosos los objetos detectados.

Para su funcionamiento utiliza ondas muy pequeñas, que se propagan en línea recta a una velocidad de 200 000 kilómetros por segundo y que tienen la propiedad de regresar al emisor si rebotan en algún objeto; midiendo el tiempo entre la emisión de la señal y la recepción del eco se conoce la distancia a que se encuentra; además, por la dirección de las ondas se puede conocer la situación del objeto.

Como las ondas emitidas por el radar atraviesan la niebla, es un aparato muy útil para la navegación en tiempos nublados, al detectar en condiciones de visibilidad nula todo objeto que esté cerca de la embarcación, como boyas, rocas, faros, etcétera.

En la actualidad algunos barcos han adquirido dimensiones tan grandes que es imposible dominar con el radar el espacio próximo a ellos, lo cual les ocasiona riesgos de accidentes y averías graves. En estos casos se hace necesaria mayor precisión y el circuito cerrado de televisión se convierte en un elemento indispensable para estas embarcaciones de gran tamaño, que llevan cámaras de televisión en puntos estratégicos para transmitir al puente lo que ocurre en las áreas más cercanas al barco.

En épocas más recientes los sistemas de navegación se han mejorado con la incorporación de las "radio ayudas", estaciones que permiten conocer la situación de la embarcación empleando aparatos electrónicos que emiten ondas de radio constantemente a una velocidad de 300 kilómetros por segundo y en todas direcciones, las cuales pueden ser captadas por los receptores de los barcos.

Entre las más conocidas están el "Lorán", el "Decca", el "Omega", que tienen estaciones en diferentes partes del planeta.

El Lorán consta de dos sistemas, el "A" que cubre el hemisferio occidental, con estaciones en Europa, Océano Pacífico, Mar de China y Filipinas, y el "C", con red de estaciones en la costa oriental de los Estados Unidos, norte de Europa, Mediterráneo, Alaska, Mar de Japón, Hawai y sudeste de Asia.

El Decca, que tiene un alcance de 250 millas con exactitud de 150 metros de día y 800 de noche, cubre todo el norte de Europa, Golfo de Vizcaya, Golfo Pérsico, Golfo de Bengala, oriente de Canadá y Estados Unidos y el Mediterráneo.

El más utilizado es el Omega, que es un sistema de navegación que opera a muy baja frecuencia pero a distancias muy grandes y con sólo seis estaciones emisoras situadas a 6 500 millas de distancia unas de otras y dos de reserva, sincronizadas por un reloj atómico, se cubre todo el globo terráqueo.

Uno de los sistemas que cada día se usa más, sobre todo en los grandes barcos, como los petroleros, los atuneros y los de investigación, es el sistema de navegación por satélite, el cual elimina problemas de nubes, niebla y tormentas eléctricas, así como dificultades de propagación de las ondas.

Este sistema emplea un satélite artificial puesto en órbita para este fin, el cual emite una señal de radio en frecuencia que es registrada por un receptor en el barco. El sistema está formado por cuatro satélites que aseguran el cálculo de la posición de un móvil en cualquier lugar de la Tierra.

Los satélites registran los datos en su memoria y los transmiten cada dos minutos, lo que permite que las embarcaciones se sitúen con gran precisión, siendo las posibilidades de error sólo de algunos metros. De este modo se puede localizar un punto especial del océano con mucha seguridad, por lo que este sistema es de gran utilidad en investigación, aunque tiene una sola desventaja: su alto costo.

También en la actualidad se encuentra en fase experimental el llamado "giroscopio láser" o "giroláser", que tiene la ventaja de no tener partes móviles, no ser sensible a la aceleración y presentar alta resolución y elevada estabilidad. Consiste en una base triangular rodeada por tres espejos sobre los que convergen dos rayos láser que dan a conocer con mucha exactitud la posición de su nave.

Los instrumentos de medición son todos aquellos que aportan las dimensiones de alguna magnitud importante, como los que permiten estimar la distancia recorrida por el barco y su velocidad y los que se usan para medir la profundidad.

El cálculo de las distancias se hacía, en un principio, de modo arbitrario cuando el piloto observaba correr algún objeto que lanzaba al agua a lo largo del casco y estimaba la velocidad "a ojo". Al inventarse las correderas se pudo apreciar mejor el desplazamiento de la embarcación, ya que son instrumentos que indican la velocidad y la distancia recorrida por el barco.

Las correderas clásicas constan de una hélice que acciona un cuentavueltas graduado en millas, se fija en popa y mide la velocidad y la distancia recorrida según el número de vueltas. En la actualidad este principio ha permitido diseñar correderas mecánicas y electromagnéticas.

La profundidad, que antes se media con el escandalo, consistente en un plomo unido a un cordel, se mide ahora con los sondadores sonoros y ultrasonoros, que transmiten el sonido en el agua con una velocidad más o menos constante, dirigido verticalmente hacia abajo; al llegar al fondo se refleja hacia arriba y el eco llega nuevamente al aparato, lo que permite medir la profundidad sin detener la marcha de la embarcación. La medida de profundidad también sitúa aproximadamente la posición del barco, ya que las cartas marinas tienen indicadas las profundidades por zonas en metros o en brazas, así como la naturaleza del fondo.

Otro tipo de instrumentos son los de carga, destinados a calcular las condiciones de calado y estabilidad que va a presentar la embarcación después de completar las operaciones de carga y de distribuir los pesos de manera determinada. Entre estos instrumentos se incluyen también los que por medios neumáticos indican el nivel de líquidos, como el combustible y el agua que se cargaron para las travesías.

Entre los instrumentos de mando que son utilizados para la transmisión de órdenes y la operación o mando de barco, se encuentran los teléfonos de máquinas y de maniobras y los mandos del timón.

Los teléfonos de máquinas y maniobra sirven para transmitir las órdenes desde el puente de mando al cuarto de máquinas o al puesto de maniobra de popa.

Si el barco lleva compás magnético, el mando del timón es siempre la clásica o típica rueda que, por medio de algún mecanismo de vapor, eléctrico, hidráulico o combinación de ambos, mueve el timón hacia el lado conveniente. Si el barco lleva un compás giroscópico o sistemas electrónicos de navegación, como tiene mayor fuerza motriz puede llevar un sistema de autogobierno o piloto automático, con el que, al poner el barco en rumbo, él mismo se ajusta según lo programado durante todo el tiempo que sea necesario.

Los instrumentos de cálculo son todos los aparatos, tablas y calculadoras que se han ideado para simplificar los cálculos de navegación, aunque ninguno de ellos ha tenido una verdadera aceptación; sin embargo, actualmente con la utilización de las computadoras electrónicas en los barcos se puede conseguir el total automatismo de estos cálculos.

En relación con las comunicaciones, aparte del sistema de banderas del Código Internacional de Señales para comunicaciones rápidas entre barcos a la vista, la mayoría se hacen por medio de radio en ondas cortas o según la distancia.

Los aparatos de comunicaciones dedicados a estas actividades son transmisores y receptores que permiten la comunicación entre barcos o entre éstos y las estaciones costeras unidas a la red terrestre. La mayor parte del servicio se hace por medio de telegrafía, aunque actualmente se está empleando la radiotelefonía, especialmente para distancias cortas.

Las características de la costa son una de las preocupaciones más importantes para el navegante y resulta relativamente fácil observarlas durante el día, siempre que éste sea claro, pero es difícil durante la noche, por lo que se hace necesaria la ayuda de ciertas señales luminosas con propiedades especiales.

Figura 3. Diferentes tipos de instrumentos que se utilizan en la navegación.

Estas señales o marcas forman en conjunto el denominado "balizamiento" y se identifican durante el día por su forma y color y durante la noche por medio de luces distintivas. Aunque todas estas señales se podrían agrupar bajo el nombre genérico de balizas, se distinguen cuatro tipos principales: faros, buques-faro, balizas y boyas.

Los faros son edificaciones de piedra, cemento o metal, construidas en lugares destacados y prominentes de la costa, islas o bajos adyacentes; en su parte superior tienen la luz o linterna, en cuyo interior están los mecanismos que producen las señales y que está compuesta por el foco luminoso, el sistema óptico y el mecanismo que determina las características de la luz.

El origen de los faros es muy antiguo: se considera al Faro de Alejandría como el primero de su especie y data de hace 22 siglos; su construcción era tal que fue incluido entre las siete maravillas del mundo. El Coloso de Rodas, otra maravilla de la Antigüedad, servía también de faro, y actualmente se cuenta con faros tan hermosos y famosos como la Estatua de la Libertad del puerto de Nueva York.

Se pueden clasificar los faros en dos grandes categorías, aquellos que están destinados exclusivamente a indicar la entrada de las bahías, puertos, etcétera, y los que rodean o señalan algún peligro, generalmente una roca aislada o unos arrecifes más o menos alejados de la costa. Su alcance varía según la importancia de los faros. Los más poderosos son los de luces de situación sobre las costas. Su luz, si el tiempo está despejado, se observa a más de 50 kilómetros de distancia; pero como siempre se trata de luces de destellos, la intensidad luminosa del "escabozo", como dicen los marinos, es visible desde más lejos.

Los buques-faro son embarcaciones de construcción especial que tienen un faro a bordo y permanecen fondeados en lugares particularmente peligrosos o difíciles de balizar por otros medios; el faro es semejante al terrestre y el barco dispone de todos los elementos necesarios para la producción de energía. En la actualidad están siendo sustituidos por grandes torres metálicas que se fijan en el fondo el mar.

Los faros y los buques-faro están provistos de potentes sirenas de niebla, operadas por aire comprimido, que suplen a la luz del faro en tiempo de niebla o cuando la nieve intercepta esta luz.

Las balizas son de menor tamaño que los faros y pueden estar en tierra o a flote, no tienen personal para su cuidado y se emplean para señalar las orillas y los ejes de los canales navegables. Su forma puede variar desde la torrecilla de concreto, hasta una simple percha, sobre la que se coloca un penacho de ramas de árbol. Las balizas que están provistas de una luz desempeñan la misión de pequeños faros.

Las boyas son flotadores de forma y color determinado que se emplean para marcar los canales de navegar y los peligros aislados de acuerdo con un sistema internacional que indica la luz, la forma y el color; su luz funciona por medio de baterías o con tanques de acetileno o gas y pueden estar provistas de campanas y de silbatos.

Es precisa una extrema vigilancia de todo este material de señalamiento para mantenerlo en magnífico estado y así evitar los embates del mar que siempre son peligrosos.

Con todos estos aparatos y medios, la navegación se ha ido caracterizando en diferentes tipos, por ejemplo, la navegación de estima, en la cual sobre las cartas náuticas se estima la situación del barco aplicando fórmulas de trigonometría. Este tipo de navegación sirve para conocer de manera aproximada los movimientos de la embarcación, por lo que se tiene que calcular cada hora y completar con métodos astronómicos, o por algún sistema electrónico.

La navegación costera es la que se realiza a la vista de la costa y tomando algunas características de ésta como referencia. Está basada en las cartas náuticas y en los lugares geométricos o líneas de posición.

La radionavegación comprende los sistemas que se basan en las señales de radio que se emplean para calcular la posición de la embarcación, y ha sido la base para desarrollar los sistemas de navegación electrónica que actualmente se utilizan y que son los radiofaros, los radiogoniómetros y el sistema Consol o Consolan.

Por último, cada día se desarrolla más la navegación por satélite que exige aparatos complicados y personal experto en su operación.

Ésta es una descripción de la navegación actual y no es posible predecir cuáles serán las variaciones en un futuro lejano, porque es probable que las técnicas de navegación aérea y espacial introduzcan nuevos conceptos que cambien los sistemas de navegación marítima. Al mismo tiempo, están en fase experimental nuevos tipos de embarcaciones que exigirán ideas nuevas.

La Navegación Durante la Primera Guerra Mundial

La navegación durante la Primera Guerra Mundial

En agosto de 1914, por motivos de la Primera Guerra Mundial, Europa se paraliza. Casi todo comercio con paises extranjeros se ve marginado por el bloqueo que que realiza Gran Bretaña para impedir el paso de los buques con suministros hacia Alemania y a los rigurosos controles que se hacian en las Islas Canarias. Esto obliga a encontrar nuevos rutas de navegación comerciales. Los progresos tecnológicos que se habian llevado hasta el momento se habian detenido de forma brusca, a pesar de que la navegación civil contaba con el apoyo de naves de guerra en los distintos paises.

El 15 de agosto de 1914, en Panamá, se inagura una de las rutas de navegación más importantes del mundo, El Canal de Panamá. Fue el buque civil, el Ancón, el que atravezó la ruta interoceánica, oficialmente, por primera vez.

Antes de empezar la guerra, ya se habian estado haciendo pequeños ensayos para el uso de petróleo en vez del carbon, de igual manera la utilizacion de turbinas para los buques de vapor. Estos avances tecnológicos pudieron perfeccionarce despues de que las crisis económicas en Europa empezaran a superarse durante la postguerra.

Transatlántico Rex

Luego de la Primera Guerra Mundial, Italia se luce en el desarrollo naviero, construye el Rex. El Rex fue en sus tiempos uno de los transatlánticos más grandes de mundo y como si eso no fuera suficiente, este mismo tenía el record de velocidad, el 16 de agosto de 1933, con un ritmo de 28,92 millas por hora.

El "Normandie", francés; el "Rex", el "Conte di Savoia", también italiano, fueron los amos del mundo por muchos años, pero los dos primeros desaparecieron durante la Segunda Guerra Mundial.

La Hélice

Ya hemos visto lo ingenioso que ha sido el hombre para utilizar lo que tiene a su alrededor y transformarlo de alguna manera en algo favorable para su situación, luego de los remos el hombre comenzó a aprovechar la fuerza del viento para poder impulsarse a través de las aguas, ya a esta altura la combinación en el uso de los remos más la fuerza del viento aprovechada en las velas no le era lo suficiente para desplazarse y fue ahí donde la madera y las sogas comenzaron a ser reemplazadas por el acero, material de mayor resistencia a las tempestades en el mar, al buscar un armazón de acero fue necesario también encontrar un dispositivo propulsor de mayor fuerza y estabilidad que le brindara velocidad y a la vez fuerza al buque, ya aquí hemos llegado a la era del acero donde el vapor seria sustituido por la fuerza del nuevo combustible que estaba de moda en esa época el diésel.

La hélice es un dispositivo mecánico formado por elementos denominados palas o álabes. La primeras aplicaciones de las hélices, hace miles de años, fueron los molinos de viento y agua. Hoy en día, también bajo los nombres de "rotor", "turbina" y "ventilador", las hélices y los dispositivos derivados de ellas se emplean para multitud de propósitos: refrigeración, compresión de fluidos, generación de electricidad, propulsión de vehículos e incluso para la generación de efectos visuales.
 El inventor de la primera hélice operativa para propulsar un buque fue el checo-germano Josef Ressel, quien solicitó la patente austriaca el 28 de noviembre de 1826. Astilleros Españoles, S.A. propuso varias formas de mejorar el rendimiento de las hélices marinas, con ganancias, bien en velocidad punta del buque, o en consumo de combustible (Patentes oepm nº 8301333, 0485667, 0492531, y 0500658)

Como evidencia la variedad de denominaciones y campos de aplicación, existe una gran variedad de hélices, en tamaños, pesos, número de palas, velocidad de rotación, ángulo de ataque, paso, etc.

• ¿Qué hacen?

Las hélices convierten la energía rotacional generada por el motor en el empuje necesario para el desplazamiento de un barco. Descontando el diseño de esta, cuanto más grande sea más eficientemente trabajará. El problema radica en conseguir un equilibrio entre este tamaño y la capacidad del motor para hacerla rotar a su régimen de trabajo idóneo.

• ¿Como puede ser una hélice?

Su tamaño:  Queda definido por dos datos; El diámetro total de la hélice y el paso de sus palas, es decir lo inclinado que están y por tanto la capacidad de impulsar agua. Estos dos datos son los más importantes para diferenciar una hélice de otra.

Generalmente un diámetro pequeño se corresponde con un motor de pequeña potencia, o con un barco diseñado para desplazarse a mucha velocidad.

El paso de la hélice se corresponde con el avance teórico que genera la hélice al girar esta una vuelta. Puesto que el agua es un medio no sólido y por tanto se producen rozamientos y deslizamientos el avance real será siempre a regímenes de funcionamiento óptimos, algo inferior al teórico.

Materiales : Pueden ser de muchos tipos, entre ellos de aluminio, acero inoxidable, bronce, o materiales compuestos. Las hélices en ‘composites’ trabajan bien y no son muy caras. Las de aluminio son las más utilizadas debido a la gran cantidad de medidas con que pueden ser fabricadas y las diversas condiciones y revoluciones con que pueden ser utilizadas. Las de bronce y acero inox son las que ofrecen las mejores prestaciones y duración frente al paso del tiempo, y son muy adecuadas para barcos que se desplacen a mucha velocidad:

Una hélice perfecta debería pesar lo mínimo, ser lo más rígida posible, no verse alterada por el entorno marino y poderse reparar con facilidad. Por todo ello un material muy indicado si no fuera por su elevado precio y dificultad para trabajarlo y repararlo sería el Titanio que es totalmente inmune a la oxidación, liviano y muy tenaz.

Existen distintas aleaciones muy adecuadas para la fabricación de hélices pero las investigaciones en materiales compuestos son más que prometedoras. Además de ser totalmente inmunes a la oxidación y muy livianas, las hélices en  ‘composites’ tienen un comportamiento frente al impacto muy diferente que las de metal. El daño queda localizado solo en la zona del golpe sin comprometer todo el eje o la reductora como a veces ocurre con las hélices de metal.

	Peso	Flexibilidad	Reparabilidad	Coste
Composite	Bajo	Media	No es posible	Baja
Aluminio	Medio	Pequeña	Fácil	Media
Acero Inox	Alto	Baja	Difícil	Alto
Bronce	Alto	Baja	Fácil	Alto

¿Cómo elegir la hélice perfecta?

La elección de una hélice es determinante en las prestaciones finales de una embarcación. El mejor barco con una hélice inapropiada es como tener un perfecto equipo de música de alta fidelidad y unos altavoces chapuceros. Un resultado desastroso.

Puesto que a igualdad de eslora los barcos son utilizados para aplicaciones muy distintas, existen muchas hélices distintas para una misma eslora de barcos. La clave fundamental es escoger una hélice que permita trabajar a los motores a su régimen optimo de trabajo. Las revoluciones alcanzadas al abrir gases a fondo deben caer dentro del par máximo alcanzado teóricamente por el motor. El conocido como ‘wide open throttle’ (WOT) debe pues caer en un régimen de revoluciones idóneo y característico para cada motor y puede ser conocido en su manual de utilización. Dependerá en gran medida de si se trata de un motor gasolina o diesel.

¿Cuándo cambiar de hélice?

Obviamente si está hecha polvo. Pero 

si las prestaciones conseguidas son muy inferiores a las que en teoría debía conseguir, piense también en sustituirla. Aproveche para elegir una de acero inoxidable, si su bolsillo se lo permite.

Una hélice bien escogida debe permitir alcanzar el régimen de revoluciones a máximo de gases (WOP) en la zona de la curva en donde el motor entrega el máximo de potencia. El paso de una hélice y las revoluciones están inversamente relacionadas: Al incrementar el paso se reducen las revoluciones que el motor es capaz de alcanzar. Podemos tomar como referencia que un cambio de un grado en el paso de las palas modificará unas 200 rpm el régimen del motor. Por tanto si su motor no es capaz de alcanzar a tope de gases (WOP) las revoluciones a las que el motor entrega su máxima potencia, piense en reducir el  paso de la hélice en tantos grados como sean necesarios.

Por ejemplo su motor intraborda ofrece el par máximo a 2800 rpm, pero con la palanca a fondo, el motor solo alcanza las 2200 rpm (suponiendo que no es un problema de mantenimiento de filtros o mal estado del motor) entonces deberíamos cambiar la hélice por una de 3 grados menos de paso.

En vez de ajustar el ángulo de palas es posible jugar con el diámetro de la hélice. Si tenemos que aumentar el ángulo, podríamos aumentar el diámetro de la hélice dejando el mismo paso, y por el contrario, en vez de disminuir el ángulo, podríamos bajar el diámetro.

Del Vapor a lo Moderno

Existen dos tipos de máquinas de vapor marinas: las llamadas alternantes, en las que el vapor de agua actúa por presión produciendo el movimiento rectilíneo de un émbolo; y las de turbina, en las que lo hace por su fuerza propia, haciendo girar un rotor. Para la propulsión de los barcos de vapor, las alternantes se utilizan en embarcaciones de pequeña y mediana potencia, mientras que las de turbina son empleadas cuando se precisan grandes potencias y velocidades; tal es el caso de los trasatlánticos y de los buques de guerra: en los primeros se emplean para contribuir a la comodidad del pasaje, ya que las turbinas son más silenciosas y carecen de vibraciones. En los segundos ayudan a evitar su detección por el enemigo.

Para aprovechar las ventajas económicas de ambos tipos de máquinas, cada vez se utiliza el sistema mixto de máquina alternante y turbina, haciendo trabajar primero la alternante y luego la de turbina, aprovechando, así, la energía del vapor a alta presión, para lo que es más apta la primera, y el mayor rendimiento de la segunda, obteniéndose un sistema motriz que permite mejores resultados. Este sistema mixto tiene su principal aplicación en barcos mercantes y en los buques auxiliares de la marina de guerra.

Las máquinas de vapor mueven a la hélice o propulsor helicoidal, que se ha impuesto por su robustez y ausencia casi absoluta de averías, debido a su sólida construcción que se emplaza en la popa del barco. Consiste en un núcleo de forma cilíndrica-esférica del que salen unas palas en número variable, de dos a seis, situadas simétricamente a su alrededor. El núcleo lleva un orificio central donde entra el eje propulsor para fijar la hélice; su cara anterior es plana, mientras que la posterior lleva un capacete cónico con el objeto de darle forma hidrodinámica.

La hélice funciona produciendo un impulso al golpear el agua con sus paletas, éste se trasmite al barco haciéndolo deslizarse en un sentido de avance o marcha; si se invierte el giro de la hélice cambia el sentido del empuje, en consecuencia la embarcación retrocede. Según el sentido de giro necesario para producir el impulso, las hélices pueden ser "derechas" o "izquierdas", las primeras para producir la marcha avante del buque, giran en el sentido de las manecillas del reloj, y las segundas tienen que hacerlo en sentido contrario. Todas la hélices que se colocan en el eje central son derechas, cuando los barcos llevan dos o más hélices colocadas en los ejes de babor son izquierdas, mientras que las de los ejes de estribor son derechas.

Para obtener un buen rendimiento de combustible, el número de revoluciones de la hélice debe ser relativamente bajo y depende de la potencia de la máquina propulsora, siendo en general, menor cuanto mayor es esta potencia; no puede sobrepasar un cierto número de revoluciones, porque si gira demasiado rápido puede disminuir el empuje. Para mejorar el rendimiento de una hélice se utilizan varios sistemas. Entre los más comunes está la tobera, que consiste en colocar alrededor de la hélice un anillo que evita la formación de remolinos e incrementa su eficiencia. La hélice se emplea en los remolcadores.

Pese al alto grado de eficacia de las máquinas de vapor, en la construcción naval se desarrolló el motor de combustión interna, lanzado a principios del siglo por el ingeniero Diesel. En estos motores la combustión se realiza en el interior de los cilindros para impulsar un pistón, que es el que produce la energía necesaria para el empuje. Los motores son, según la manera en que producen el calor, de explosión, diesel o semidiesel. Inicialmente se ensayó este motor en embarcaciones pequeñas y en 1912 fue montado por primera vez en un barco grande, el mercante danés Selandia, y desde entonces muchas embarcaciones de diferentes tipos adoptaron este sistema.

El empleo de estos motores representó grandes ventajas: el aumento de espacio destinado a mercancías o pasaje, ya que se suprimen las calderas y las carboneras; la disminución del personal en el cuarto de máquinas, al no llevar fogoneros y paleros; también se incrementa considerablemente el radio de acción del barco, debido a la economía del gasto de combustible. No es exagerado decir que el motor de combustión interna es el que ha permitido que en el Océano Pacífico se pueda realizar el tráfico marítimo mundial.

En la actualidad todavía se siguen empleando todos los sistemas de navegación, mas o menos perfeccionados: el remo, la vela, las ruedas de paletas, etcétera; sin embargo, el barco de vapor inició el desarrollo de los sistemas propulsores y permitió la navegación trasatlántica.

Se sigue investigando en la ingeniería y arquitectura naval para diseñar y construir nuevos sistemas de navegación, habiéndose llegado al punto más espectacular de este proceso que es la aplicación de la energía nuclear como elemento propulsor en el submarino americano Nautilus, que en el mes de julio del año de 1958 logró pasar por debajo de las heladas aguas del Polo Norte. La humanidad sigue trabajando para la conquista pacífica del océano.

Llegada del Vapor

Debido a que los elementos de propulsión primitivos que el hombre utilizó para mover sus embarcaciones, como la pértiga y el remo, que exigían demasiado esfuerzo, o bien la vela que dependía del caprichoso viento, no eran todo lo seguros que necesitaba, ya que en ocasiones no le permitían llegar con bien a su destino, el hombre empezó a investigar durante mucho tiempo para tratar de encontrar un sistema mecánico o de propulsión de sus navíos con el fin de remplazar los que hasta entonces usaba.

Esto lo logró al diseñar los sistemas a base de vapor, que a su vez cambiaron por completo el diseño de los barcos, y se puede considerar que este hecho trajo consigo una modificación básica en el comportamiento de la humanidad.

Fueron muchos los intentos que se realizaron durante los siglos XVII y XVIII para llegar a inventar el sistema de vapor utilizable para desplazar a las embarcaciones. Entre los principales se encuentra el del francés Denis Papin que creó, en 1698, el émbolo de vapor que los ingleses Watt y Boulton emplearon para construir una máquina que posteriormente se usó en la navegación.

En 1783 el francés D'Abbans, oficial de la marina, construyó el primer barco de vapor que consiguió remontar la corriente de un río, el Saona, aunque en una distancia corta. Dos escoceses, Miller y Symington, en 1789 diseñaron un barco de vapor que alcanzó la velocidad de 7 nudos. En Estados Unidos, en 1807, Fulton, recogiendo todas las experiencias anteriores, puso en servicio el Clermont, considerado como el primer barco de vapor completo, que demostró su utilidad durante varios años realizando el servicio entre Nueva York y Albany sobre el río Hudson, y fue al siguiente año cuando el norteamericano Stevens construyó un barco de vapor que realizó la primera travesía marítima utilizando este sistema.

En Inglaterra la construcción de buques de vapor se desarrolló con gran rapidez a partir de 1818, y el barco Rob Roy hizo la travesía entre Greenok y Belfast en Irlanda del Norte, que se puede considerar como la primera ruta marina cubierta con regularidad por los barcos de vapor. En el año de 1835, la flota mercante inglesa contaba ya con 500 vapores y los primeros que atravesaron el Atlántico fueron el Sirus y el Great Western, en 1838, barcos de escaso tonelaje, pero que utilizaron sólo el vapor en la travesía.

En Francia también se incrementó el uso de los barcos de vapor, y en los astilleros de los hermanos Bazin de Marsella se construyeron los primeros vapores, el Henry IV y el Sully;en 1836 la armada de guerra francesa poseía un buen número de barcos movidos a vapor y también contaba con doce vapores para transportar mercancías entre Argel y Levante. Estos navíos y los construidos más tarde, formaron la compañía naviera de Mensajerías Marítimas cuyos barcos tenían una eslora de 50 metros desplazando 380 toneladas, podían llevar a bordo 26 pasajeros y desarrollaban 7 nudos. El incremento de la flota francesa de vapor hizo necesarios los servicios de personal técnico capacitado; por ello se crea, en Tolón, la primera escuela para preparar a los técnicos en los sistemas de navegación por vapor.

Estos primeros barcos de vapor fueron movidos por grandes ruedas de paletas, colocadas en sus costados, pero debido a las dificultades que representaba accionarlas fueron sustituidas por la hélice de vapor, colocada en la popa de la embarcación, cuyo invento puede atribuirse tanto al inglés Smith, que la patentó en 1835, como al sueco Ericson o a los franceses Sauvage y Normand.

El problema que se presentó en los buques de ruedas y los de hélice era el enorme consumo de carbón, lo que ocasionaba que el vapor obtenido tuviera costos muy altos, ya que la energía se desperdiciaba; por ejemplo, el Britania de la Compañía Cunard, que desplazaba 1 000 toneladas, con rueda de paletas consumía cerca de 40 toneladas de carbón por día, mientras el Pereire, paquebote trasatlántico de hélice de 3 014 toneladas de desplazamiento, desarrollaba 13 nudos y consumía 80 toneladas cada 24 horas.

Figura 6. Savannah, barco que combinaba las ruedas de paletas, el vapor y la vela. 

Este consumo tan grande hacía que casi la totalidad de las bodegas del barco se destinara a almacenar el carbón necesario para la travesía. En el Pereire, el conjunto de la sala de máquinas y carboneras absorbía la mitad de su capacidad total, quedando poco espacio para los pasajeros y sólo 820 metros cúbicos para la carga. En el Britania, el espacio útil de bodega apenas era de 200 metros cúbicos y en los primeros barcos de pasajeros franceses destinados al servicio en el Mediterráneo, sólo quedaba un pequeño espacio libre para carga de 20 metros cúbicos.

El enorme consumo de carbón hacía casi incosteable la operación de estos barcos al gravarla excesivamente, haciendo difícil recuperar el capital invertido; además, los barcos de vapor no podían llegar a lugares muy distantes sin tener que hacer escalas, por lo que su aprovisionamiento resultaba difícil y costoso, principalmente en los viajes marítimos.

El primer paquebote que intentó cruzar el Pacífico partiendo de Sydney, Australia, para llegar a Panamá, consumió en la travesía 2 600 toneladas de carbón, haciendo el viaje de 9 862 millas en 38 días; como la capacidad de sus carboneras era de 1 500 toneladas tuvo que proveerse en Tahití a un precio mayor, por lo que el déficit de la travesía se elevó a la suma de 10 000 libras esterlinas, quedando suspendida la empresa. El barcoGolden Age no volvió a atravesar el Pacífico.

El equipo de vapor para los barcos se fue perfeccionando y se introdujeron progresivamente otro tipo de calderas, como las tubulares, parecidas a las que utilizan las locomotoras; después, las máquinas de vapor de retroceso y, más tarde, las de triple expansión, con las cuales se redujo considerablemente el gasto de carbón; por ejemplo, el barco Uruguay, de 3 250 toneladas, quemaba 32 toneladas de carbón al día, y elCórdoba, de dimensiones parecidas, gracias al empleo de la máquina de triple expansión, redujo su gasto de carbón a 25 toneladas diarias.

El invento de las calderas tubulares permitió el empleo de vapor a alta presión con una considerable economía en el uso del carbón; y en 1933 el célebre ingeniero naval inglés Isherwood construyó el buque Arcwear, de 7 000 toneladas, cuya máquina sólo consumía 20 toneladas a una marcha de 11 nudos, consumo que se reducía a 10 toneladas cuando desarrollaba 9 nudos.

Al mismo tiempo, las compañías navieras empezaron a construir los primeros vapores de carga, para poder transportar grandes cantidades de carbón, aumentando considerablemente su valor por la utilización de este importante medio de transporte. Los ingleses construyeron el vapor de hélice John Bowes con casco de hierro, ideado especialmente para el transporte de carbón, con una capacidad de bodega de 650 toneladas y una velocidad de marcha de 8 nudos. Este barco, aunque sufrió algunas modificaciones, estuvo en uso 72 años, y su solidez de construcción hizo que muchos armadores copiaran su diseño.

Los avances en las máquinas propulsoras de vapor también permitieron que se alcanzaran mayores velocidades de desplazamiento. Los trasatlánticos alemanes de la serie Kaiser Wilhelm II, construidos a principio del siglo y que contaban con dos máquinas de vapor, cada una de las cuales movía una hélice, desarrollaban una velocidad de 23 nudos.

La marina mercante inglesa construyó los paquebotes Lusitania y Mauritania, hermosos navíos de 31 000 toneladas, que alcanzaron una velocidad de 26 nudos y que ganaron el "gallardete azul" del Atlántico, que era el galardón otorgado para el navío que desarrollara mayor velocidad y que el Mauritania conservaría 22 años; no fue sino hasta después de la primera Guerra Mundial que el Normandie, barco francés que logró rebasar los 32 nudos, se adjudicó este premio.

El diseño de las calderas también progresó al introducirse los tubos hidráulicos que permitieron el aumento de la presión en las máquinas de vapor y, al mismo tiempo, la reducción del consumo del carbón y la disminución en el número de calderas. ElNormandie contaba con 31, mientras que, años más tarde, el Queen Elizabeth sólo llevaba 12 calderas. Algunos mercantes modernos de gran tonelaje, que alcanzan altas velocidades, tienen una sola caldera, demostrándose así los avances que se han logrado en sus diseños en los últimos años.

La instalación propulsora de vapor de los barcos está compuesta por las calderas, que son el generador de vapor, donde tiene lugar la vaporización del agua, absorbiendo el calor desarrollado al quemar el combustible; la máquina, que transforma la energía térmica en trabajo y que logra que se accione el mecanismo propulsor, que en los primeros barcos de vapor fue la rueda de paletas, y posteriormente se cambió por la hélice; el condensador, en el que el vapor desalojado por la máquina retorna al estado líquido al ser enfriado por una corriente de agua, lo que permite utilizar una y otra vez la misma agua en el circuito, y los aparatos auxiliares necesarios para el funcionamiento del sistema, así como para mejorar su rendimiento, como son los diferentes tipos de bombas que utiliza la embarcación.

Las calderas de los barcos de vapor están constituidas por un recipiente metálico cerrado donde el agua se transforma en vapor, proporcionando una producción continua de vapor a presión y temperatura determinadas. Estas calderas están formadas por el hogar, espacio donde se lleva a cabo la combustión del carbón o del petróleo; la caldera propiamente dicha, formada por uno o varios cilindros denominados colectores, y una serie de tubos por donde circula el agua, el vapor o los gases que se desprenden durante la combustión; y los accesorios necesarios para la seguridad y el mejor funcionamiento del sistema, como los aparatos para medir la presión que se produce.

Todo el conjunto de caldera, accesorios y aparatos auxiliares se ubica en un compartimiento del barco denominado cuarto de calderas, pudiendo existir uno o varios y, también, más de una caldera en cada uno de ellos, según la potencia de vapor requerida y el tipo de embarcación. Estos cuartos pueden ir abiertos al exterior por medio de sus correspondientes compuertas, o bien, cerrados herméticamente, contando con un tiro para expulsar los gases que generalmente salen en grandes chimeneas.

 

Figura 7. Barco carguero con una sola caldera.

A Todo Vapor

Un barco de vapor, también llamado de manera mucho menos frecuente piróscafo, es un buque propulsado por máquinas de vapor, actualmente en desuso, o por turbinas de vapor. Consta elementalmente de una caldera de vapor, de una turbina de vapor o máquina de vapor y de un condensador refrigerado por agua. La transmisión se consigue con un cigüeñal en las máquinas de vapor o con una caja reductora en el caso de usar turbinas.

Su aparición supuso toda una revolución en la navegación marítima mundial ya que no dependían tanto de los vientos y corrientes. Los primeros verdaderos buques transatlánticos eran de vapor y gracias a ellos se popularizó la palabra "vapor" para referirse a un barco.

En 1707 Denis Papin diseñó un barco, movido por la fuerza del vapor, con la intención de realizar la travesía desde Kassel, a orillas del Fulda, hasta Londres.

Entre 1765 y 1790 James Watt convirtió el concepto preexistente de la máquina de vapor atribuido usualmente a Thomas Newcomen, en un invento realmente eficaz, gracias a la incorporación del condensador externo. A partir de este momento se suceden las tentativas de conseguir aplicar la máquina de vapor como fuerza motriz de todos los medios de transporte y en particular el más avanzado de la época: el barco.

En 1783 Claude François Jouffroy d'Abbans, Marqués de Jouffroy d'Abbans, bota el "Pyroscaphe" un barco de vapor de 45 metros de longitud, con ruedas con el que logra remontar la corriente del río Saona, desde Lyon a Santa Bárbara. No obstante, su condición noble le obliga a emigrar al estallar la Revolución francesa y finalmente murió arruinado en 1832. Curiosamente, la Real Academia Española reconoce la palabra piróscafo, significando buque de vapor.

En 1797 John Fitch realiza un intento de barco de vapor que ha de abandonar por falta de apoyo financiero.

En 1804 John Stevens desarrolla la aplicación de la máquina de vapor a una transmisión con hélices, teniendo claro que el futuro de la propulsión naval mecánica pasa por la utilización de éstas en lugar de las ruedas de paletas.

A finales de 1803, Robert Fulton lanzó al Sena un barco cuyo propulsor era una rueda con paletas, movida por una máquina de vapor, fue mal acogido en Francia, y Fulton prosiguió sus experimentos en Estados Unidos, en 1807 bota su vapor Clermont. Fulton recorrió en él los 240 km que separan Nueva York de Albany surcando el río Hudson. Con este mismo barco, se establecería el primer servicio regular a vapor. Este vapor llevaba unas ruedas con paletas a ambos lados del casco, diseño que durante un tiempo se extendió mucho. A estos buques se les conocería como vapor de ruedas y muchos llevaban mástiles con velas al mismo tiempo. Este tipo de barco de vapor tendría mucho éxito en la navegación fluvial, ya que necesitaban poco calado, aunque como inconveniente aumentan de forma considerable la anchura de los barcos, ejemplos de este tipo de nave son los famosos vapores de ruedas que circularon por el Misisipí, ejemplos de este tipo de vapor en España fueron el vapor de ruedas Colón, el Pizarro y el Blasco de Garay.

En 1824 Sadi Carnot publica sus trabajos sobre el segundo principio de la termodinámica lo que supone el despegue definitivo de la propulsión a vapor.

Hoy en día ya no son muy comunes los barcos de vapor por el mundo, salvo los submarinos nucleares que usan turbinas a vapor a alta presión como plantas motrices o plantas generadoras. Sin embargo, se siguen practicando pruebas con viejas máquinas a vapor con el fin de que sean un medio de transporte marino turístico, para las personas que lo deseen y quieran saber cómo se vivía y se viajaba antes en un barco a vapor.

Barcos a Vapor

Blasco Garay, marino español, muerto hacia el 1552, fue el primer europeo en utilizar el vapor para mover los barcos.Pero solo tras la invención de la Máquina de Vapor de Thomas Newcomen en 1712 aparecerían proyectos eficaces para mover los barcos.El primero que lo consiguió fue Claude FranÇois, marqués de Jouffroy d´Abbans, haciendo navegar el Pyroscaphe, un pequeño vapor con ruedas en 1783 y más tarde con un segundo barco equipado con la máquina de WattSus proyectos demostraron la viabilidad de la navegación a vapor.En Estados Unidos en 1787 se botó el primer barco de vapor propulsado por hélices.Los barcos inmortalizados por Mark Twain en sus historias del Mississipi, eran los creados por Robert Fulton que entre los muchos inventos que patentó estaba su famoso "Nautilus" un submarino, por supuesto.A partir de la publicación de los trabajos del físico francés Sadi Carnot en 1824, la aplicación de la máquina de vapor a la navegación se generaliza.Este tipo de fuerza motriz multiplicaba la energía de propulsión de un navío, permitiendo comunicaciones rápidas.También disminuía los peligros de los viajes al mantener un rumbo seguro en las maniobras y en las tempestades.

El vapor Clermont, de Robert Fulton

Un barco de vapor es un buque propulsado por máquinas de vapor, actualmente en desuso, o por turbinas de vapor. Consta elementalmente de una caldera de vapor, de una turbina de vapor o máquina de vapor y de un condensador refrigerado por agua. La transmisión se consigue con un cigüeñal en las máquinas de vapor o con una caja reductora en el caso de usar turbinas.

Su aparición supuso toda una revolución en la navegación marítima mundial ya que no dependían tanto de los vientos y corrientes. Los primeros verdaderos buques transatlánticos eran de vapor y gracias a ellos se popularizó la palabra "vapor" para referirse a un barco.