SISTEMA AUTOMATIZADO PARA LA SUGERENCIA Y ACTUALIZACIÓN DE DERROTAS NÁUTICAS OPTIMIZADAS SEGÚN LAS CONDICIONES METEOROLÓGICAS

Resultados obtenidos

En la siguiente figura se muestra la pantalla principal del sistema obtenido, para una travesía del buque Miramar desde la Habana hasta Gibraltar representada por la línea continua:

Fig1. Ventana de trabajo del sistema.

Mediante el sistema obtenido es posible calcular el tiempo que tomará una travesía marítima a partir de los datos de pronóstico de presión a Mediano Plazo emitidos por el Centro Europeo en forma de rejilla y parámetros del buque como el desplazamiento y velocidad pactada.

La información sobre la derrota consiste en datos de fecha y hora de partida y un conjunto de valores de latitud y longitud que debe ir recorriendo el buque desde el inicio hasta el final de la derrota. Se supone que entre cada punto y el siguiente se sigue una trayectoria ortodrómica.

Los valores de dirección e intensidad del viento así como los de dirección y altura de la ola pueden conocerse de forma puntual, de esta manera podemos conocer la incidencia de la ola y el viento en la velocidad del buque.

También el sistema permite observar en forma animada el movimiento de los sistemas meteorológicos representados por flechas en colores, donde su color determina la altura de la ola pronosticada que influirá en ese punto e instante de la trayectoria del buque. En el pequeño cuadro de la izquierda puede observarse en la medida que el buque avanza el ángulo de incidencia de la ola en el buque, el tiempo de travesía y la disminución o aumento de su velocidad en dependencia del ángulo y de la altura de la ola incidente.

El sistema permite modificar interactivamente las posiciones de los puntos para obtener tiempos menores de derrota. Tomando en cuenta lo explicado anteriormente, de esa manera se determina la sugerencia inicial de derrota óptima. A la ruta propuesta usando este método la llamamos derrota optimizada manualmente.

Posteriormente, tomando como punto de partida esta derrota sugerida, con la opción de minimización de tiempo del sistema se puede obtener una derrota completamente optimizada, También pudiéramos obtener una derrota completamente optimizada sin tener que optimizarla manualmente. Esta puede lograrse partiendo de la derrota de círculo máximo entre los puntos de origen y destino de la travesía. Esta trayectoria obtiene un mínimo tiempo entre los puertos y origen según las condiciones meteorológicas y oceanográficas existentes. Pero si partimos de una derrota sugerida manualmente tenemos la ventaja de contar con la experiencia en la recomendación de la derrota del ruteador, además fijamos puntos por los que el buque debe pasar obligatoriamente en su travesía y al partir de una derrota optimizada manualmente para determinar la automatizada el sistema debe converger más rápidamente y por tanto el tiempo que se emplea para su obtención disminuye notablemente.

Además de la representación de la derrota, la edición de ésta, el cálculo del tiempo y el cálculo de las derrotas óptimas automatizadas, el software desarrollado incluye algunas facilidades como la emisión de reportes de posiciones, distancia, tiempo y velocidad de las singladuras recorridas, de modo que a medida que se desarrolla la travesía, es posible llevar un registro muy útil en la elaboración del informe final de viaje. También es posible desplegar o modificar automáticamente las posiciones de los nodos de manera que el intervalo de tiempo entre ellos sea de 24 ó 48 horas para acomodarlos a las singladuras habituales.

Con el fin de evaluar el sistema, primeramente en la exactitud de los cálculos realizados mediante este y luego la efectividad de la minimización automática, se seleccionó un conjunto de travesías, en la zona cubierta por la información disponible y para los que se conservaban datos diagnósticos almacenados en forma de rejilla.

Con el conjunto de travesías seleccionadas se hizo el cálculo del tiempo, la distancia y la velocidad promedio y se compararon los resultados con los valores reportados en los informes de viaje y con las derrotas sugeridas optimizadas manualmente. Así mismo se determinaron trayectorias óptimas utilizando las facilidades de minimización del sistema que en casi todos los casos reportaron una disminución significativa en el tiempo de la derrota sugerida reportadas en los informes de viaje y disminuciones también al compararlas con las optimizadas manualmente.

En estos cálculos se utilizó como dato inicial de velocidad pactada una llamada velocidad en aguas tranquilas reportada en los informes de viaje, ésta da un índice de la velocidad real hecha por máquina y es calculada a partir de una resta vectorial de la velocidad promedio hecha por el buque durante la travesía con los factores corrientes y meteorológicos. En el caso ideal esta velocidad debe ser igual a la velocidad pactada, pero usualmente debido a diversos factores ya sean por incumplimientos de la velocidad pactada, roturas, etc., no coinciden. En nuestro caso, como queremos estimar el tiempo de travesía tomamos en cuenta la velocidad en aguas tranquilas, y en la evaluación del tiempo de travesía estamos a la vez comparando los factores meteorológicos y corrientes reportados en el informe de viaje con los tomados en consideración mediante los pronósticos de ola y los datos de corriente.

A continuación se muestra como ejemplo el resultado del procesamiento de un viaje del buque Miramar y su comparación con los datos del informe.

Buque  : Miramar                  Latitud :  54.38
Partida: 8/ 4/97   9:15           Longitud:  -8.26
 
 #  Latitud Longitud Dist.(mn) T(HHH MM) (DD HH MM) Vm(kts)
 
 1-  54.12   -18.70     365.3     23 10    0 23 10   15.76
 2-  53.70   -23.24     162.3      9 49    1  8 59   16.53
 3-  52.10   -30.77     288.2     17 51    2  2 51   16.14
 4-  48.05   -36.83     336.1     24 11    3  3  2   13.89
 5-  44.81   -42.34     299.1     19 23    3 22 26   15.43
 6-  42.19   -46.99     255.9     16 17    4 14 43   15.70
 7-  39.32   -51.37     262.8     16 56    5  7 40   15.51
 8-  34.13   -57.09     414.3     26 45    6 10 26   15.48
 9-  30.93   -61.43     291.5     19 21    7  5 47   15.06
10-  27.36   -65.45     299.9     18  2    7 23 49   16.01
11-  24.93   -68.24     208.9     12 32    8 12 21   16.67
12-  22.18   -71.57     246.0     13 42    9  2  3   17.96
13-  22.07   -71.70       9.7      0 36    9  2 36   16.16
14-  20.05   -73.88     171.6      9 40    9 12 16   17.75
15-  20.07   -75.45      88.4      5 31    9 17 47   17.28
 
Distancia Total: 3699.9 mn    Velocidad Promedio: 16.08 kts

Fig.2 Trayectoria optimizada del buque Miramar

Miramar	Derrota sugerida (I)	Optimización manual (II)	Optimización automática (III)	Diferencia e/ (I) y (III)	Diferencia e/ (II) y (III)
Distancia Total (nm)	3710.0	3706.0	3699.9	10.1	3.9
Veloc. Promedio (kts)	15.3	15.5	16.08	0.78	0.58
Tiempo Total (hrs)	241.0	239.0	233.8	7.2	5.2

Tabla 1. Comparación entre la trayectoria real, trayectoria optimizada manual y la trayectoria optimizada

Como muestra la tabla anterior, al comparar el tiempo de la derrota real sugerida en el Informe de Viaje con la derrota optimizada automáticamente encontramos una diferencia de 7.2 hrs. Lo que reportaría, si se hubiese utilizado la opción de minimización del sistema y suponiendo un alquiler diario del buque de $ 7 800 USD, ($325 USD de alquiler por hora), un ahorro de 2 340 USD. A esto pueden sumársele los ahorros de los combustibles lo que equivaldría en un ahorro total considerable.

Al comparar los tiempos de la derrota optimizada manualmente utilizando el sistema y la optimizada automáticamente por la facilidad de minimización del sistema encontramos que es menor aún el de la derrota optimizada automáticamente por tanto mejora la optimización manual. Suponiendo el mismo precio para el alquiler del buque encontramos un ahorro de $1690 USD en comparación a la opción manual del sistema. Por lo que podemos concluir que la minimización automática supera a la hecha por los meteorólogos reportada en el Informe de Viaje y a la optimización manual hecha mediante el sistema.

Al tomar como ejemplo otra travesía del buque Miramar, en la que no ha tenido ninguna sugerencia de ruta según las condiciones meteorológicas, al comparar el tiempo hecho durante la travesía real con el que hubiese hecho al utilizar el sistema y su opción de minimización automática encontramos disminuciones significativas del tiempo de travesía además de la seguridad brindada al buque y a la carga como se muestra en la siguiente figura y tabla:

Miramar	Derrota Real	Derrota Sugerida	Diferencia Absoluta
Tiempo Total	321,1	302.3	18.8

Tabla 2. Comparación entre la trayectoria real y la trayectoria optimizada

Fig.3 Trayectoria real sin recomendación y optimizada del buque Miramar.

A continuación se muestran la trayectoria sugerida antes de zarpar al buque Greter Star y la seguida realmente por el buque. La diferencia es debida fundamentalmente a la aparición de situaciones adversas a la navegación con las que no se contaba al inicio, pues ocurrieron fuera del plazo inicial de pronóstico de 6 días.

Figura 4: Trayectoria sugerida para el buque Greter Star

Figura 5: Trayectoria real seguida por el buque Greter Star

Conclusiones