La red española de Radares de Alta Frecuencia

Puertos del Estado, en colaboración con el Ministerio de Fomento, la Marina Mercante, la Xunta de Galicia, la Autoridad Portuaria de Barcelona, el Gobierno Vasco, entre otros organismos, crea en España una Red Nacional de Radares AF (RedAF) que será pionera en Europa. 

Esta red de radares HF en la Península Iberica es una red interinstitucional que tiene como objetivo mejorar la visibilidad y explotación de los datos generados por radares HF en nuestras costas. Está constituido por aquellas instituciones españolas que cumplan uno o varios de los siguientes requisitos:
- Posean o gestionen radares HF.
- Sean usuarios prioritarios o desarrolladores de herramientas para su empleo.
- Sean proveedores de tecnología de Radar HF.









Los sistemas de radar HF operativos en la Península Ibérica son:

• Euskalmet, Azti Tecnalia - País Vasco
  

• Puertos del Estado, Intecmar - Galicia
  
  
  
• Ría de Vigo - Universidad de Vigo - Campus do mar

Este visor permite un seguimiento en tiempo real de las corrientes en la ría de Vigo gracias a la instalación de dos radares de alta frecuencia. Este proyecto ha sido desarrollado por el Grupo de Oceanografía Física (GOFUVI) de la Universidade de Vigo.

•  SIMOC - Instituto Hidrográfico

•  Golfo de Cádiz - Puertos del Estado, Instituto Hidrográfico: desde aquí podemos observar, en tiempo real, las corrientes marítimas del Golfo de Cádiz.

• Estrecho de Gibraltar - Puertos del Estado: desde aquí se puede observar, en tiempo real, el estado de las corrientes del Estrecho de Gibraltar.

• Canal de Ibiza - SOCIB (Balearic Islands Coastal Observing and Forecasting system): el radar HF provee en tiempo real datos sobre la superficie marítima del Canal de Ibiza.

• Delta del Ebro - Acuamed, Puertos del Estado. Enlace en tiempo real de las corrientes marítimas en el Delta del Ebro.
  

Aplicaciones y beneficios del Radar HF (High Frecuency)

El conocimiento de las corrientes y el oleaje derivado de esta tecnología tiene múltiples aplicaciones, entre las que cabe destacar:

• Conocimiento estadístico del medio marino (oleaje y corrientes) con vistas a la Ingeniería Marítima y a la Gestión Integral de Zonas Costeras.
• Gestión de crisis derivadas de eventos asociados a contaminación marítima accidental (p. ej. derrames de hidrocarburos).
• Detección de infractores en casos de contaminación marítima intencionada (p. ej. sentinazos).
• Estudios de biología y pesquerías (p. ej. transporte de larvas).
• Ayudas a la navegación (p. ej. condiciones en las bocanas de los puertos).
• Gestión de riesgos (p. ej. obtención de datos de oleaje en momentos en las que existan dificultades en mantener boyas operativas). 
  

Radar de Alta Frecuencia. Definición

El Radar de Alta Frecuencia es una tecnología capaz de crear mapas de corrientes superficiales y oleaje por medio de estaciones ubicadas en tierra. Esta tecnología forma parte de un nuevo conjunto de técnicas, como los datos de satélites o los planeadores submarinos (gliders).

El Radar HF (High Frecuency) se basa en la emisión de ondas electromagnéticas y el estudio de su eco tras impactar en el blanco a analizar, en este caso la superficie del mar. La diferencia con otros radares (aéreos, por ejemplo) está en la frecuencia de dichas ondas. En cada caso, se emplea la adecuada para que la señal sea capaz de rebotar eficazmente en el blanco y poder obtener un retorno claro.

En el océano, dicho retorno óptimo se situa en el rango denominado "Alta Frecuencia". Al trabajar en esta banda las ondas electromágneticas rebotan eficazmente en las olas generando la señal necesaria.

Por medio del cambio en la frecuencia existente entre la señal emitida y la reflejada se puede conocer la velocidad de la superficie del mar.

Una vez conocido el movimiento del agua, se debe sustraer la velocidad asociada al oleaje, que se puede derivar de la teoría. De esta forma se calcula la velocidad con la que el agua se aleja o se acerca de la estación de radar,que se denomina componente radial de la velocidad. 

Si tenemos mas de un radar emitiendo y recibiendo, cada uno puede calcular su correspondiente mapa de velocidades radiales, y recontruir inmediatamente un mapa de corrientes.

Una de las ventajas del radar AF es su alcance, que puede llegar a doscientos kilómetros, dependiendo de la longitud de onda empleada. La señal no penetra la superficie del mar. El dato obtenido es representativo de una profundidad de aproximadamente un metro. Las emisiones son de baja potencia y no entrañan peligro medioambiental alguno.

TRÁFICO MARÍTIMO

Para profundizar en el tema de los radares marítimos hay que tener clara una cosa: ¿qué es el transporte marítimo? Y sobre todo, ¿qué medios utilizaremos para ayudarnos en dichos transportes?

Además de los radares, existen otras herramientas externas que nos ayudan a realizar el transporte por vía maritíma y que descubriremos en la entrada de hoy. 

Pero... ¿cómo definimos transporte marítimo?
Consiste en desplazar mercancía o pasajeros a bordo de un buque.

En el transporte marítimo distinguimos dos tipos de transporte: en régimen de fletamento y de línea regular.
En ambos casos, el buque sigue una serie de rutas prediseñadas (a modo de carreteras marítimas) hasta que llega a su destino. No obstante, la llegada a destino es uno de los puntos más complejos a los que se enfreta la tripulación de un barco ya que su maniobra es mucho más compleja que la de cualquier otro transporte (quizás sólo igualado por el aéreo).

Así, en el transporte marítimo, a la hora de su llegada a destino se deben de tener en cuenta varios factores tales como: el tráfico en el puerto, su calado o el atraque.

Para facilitar tales tareas, los buques cuentan con radares incorporados que les ayudan de guía así como con herramientas externas en donde pueden consultar la situación del tráfico marítimo totalmente actualizada.

Desde aquí podemos realizar un seguimiento que nos ayuda a ver qué está sucediendo en cada rincón del planeta y más concretamente en la zona a la que nos dirigimos, respondiendo a una pregunta fundamental: ¿qué densidad de tráfico hay?

¿QUÉ ES UN RADAR?

El radar (término derivado del inglés radio detection and ranging, “detección y medición por radio”) es un sistema que usa  ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos o móviles como aeronaves, barcos, vehículos motorizados, formaciones meteorológicas y el propio terreno. 

Su funcionamiento se basa (explicándolo de forma sencilla) en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor. A partir de este "eco" se puede extraer gran cantidad de información. El uso de ondas electromagnética con diversas longitudes de onda permite detectar objetos más allá del rango de otro tipo de emisiones.

Entre sus ámbitos de aplicación se incluyen la meteorología, el control del tráfico aéreo y terrestre.

 

Los sistemas radar deben hacer frente a la presencia de diferentes tipos de señales y conseguir centrarse en el blanco que realmente interesa. 

Dichas señales pueden tener su origen en fuentes tanto internas como externas y pueden ser de naturaleza pasiva o activa. La capacidad del sistema radar de sobreponerse a la presencia de estas señales define su relación señal/ruido (SNR). Cuanto mayor sea la SNR del sistema, mejor podrá aislar los objetivos reales de las señales de ruido del entorno.

LOS ORÍGENES DEL RADAR

En este blog, dedicado al sistema inteligente del transporte marítimo, hemos decidido arrancar con una entrada fundamental: los orígenes del radar.

Hemos oído la palabra radar muchas veces pero quizás no tenemos un conocimiento muy certero de qué es. Sabemos que se usa en el transporte marítimo pero, si preguntamos al primero que pase, su respuesta puede ser "una especie de GPS" o localizador pero... ¿cómo funciona? ¿Con qué otras ayudas se complementa este sistema? ¿Qué es una radar de alta frecuencia?

Empecemos por el orígen... 

Heinrich Hertz. Pionero en el estudio de ondas.

La palabra o término "RADAR" proviene de "RAdio Detection And Ranging", un método utilizado para conocer la localización y velocidad de objetos.

En 1887, un físico llamado Heinrich Hertz empezó a experimentar con ondas de radio en su laboratorio en Alemania y descubrió que las ondas de radio podían ser transmitidas por diferentes materiales y por otros eran reflejadas. El desarrolló un sistema para medir la velocidad de las ondas de radio.

Christian Hulsmeyer (1881 – 1957) patentó en Alemania, el Reino Unido, los Estados Unidos, etc., un aparato llamado "Telemobiloskop" o dispositivo remoto de visión de objetos.

Este aparato podía detectar barcos en un rango de 3000 metros. Sin ningún tipo de amplificación. (Aún no se inventaban los tubos).

Imagen del Telemobiloskop.

En el año 1920, RC Newhouse de los Laboratorios Bell obtuvo una patente, y sus experimentos de una década dieron como resultado el radio altímetro que empezó a ser operacional en 1937.
En 1922 Guglielmo Marconi, dijo que podía demostrar que era posible detectar objetos alejados con ayuda de las ondas de radio, pero no fue hasta 1933 en que pudo mostrar un dispositivo funcionando.

SE ACERCA LA GUERRA... 

En ese año, 1933, Hitler tomó el poder en Alemania y la naval alemana inició sus investigaciones en la tecnología de medición a distancia con ondas de radio. Es decir, en el período previo a la Segunda Guerra Mundial y a causa del propio conflicto, como suele pasar la gran parte de las veces, se desarrolló y mejoró el sistema tecnológico.

A lo largo del transcurso de la contienda se puso en marcha la primera red de radares llamada "Chain Home" que estuvo operativa a partir del año 1937.
De esta manera los aviones enemigos pudieron ser detectados.

"Chain Home" en Inglaterra. Época de la II Guera Mundial.

 
Aunque nadie tiene acreditada la invención del RADAR, muchos dan este crédito a los ingleses por ser los pioneros en este campo. Fueron ellos los que crearon la "Chain Home" para prevenir un ataque aéreo alemán en la segunda guerra Mundial.

Mapa de la distrubución de "Chain Home" durante la II Guerra Mundial en Reino Unido.

Radar de Alta Frecuencia en España

Puertos del Estado (Puertos.es) es el Organismo Público encargado de la ejecución de la política portuaria del gobierno y de la coordinación y control de eficiencia del sistema portuario español.


Este Organismo Público ha desarrollado a lo largo de los últimos años una serie de redes de medida de boyas y mareógrafos para abastecerse de los datos necesarios para el diseño y la operatividad portuaria. Como consecuencia de este trabajo, mantiene un papel destacado en los programas nacionales de internacionales en materia de Oceanografía Operacional.

En este contexto, Puertos del Estado consideró que la nueva tecnología de Radar HF puede ser un complemento sumamente interesante a la instrumentación ya existente, dado que se basa en estaciones ubicadas en tierra, y es capaz de generar datos de gran relevancia.
Por esto, se ha mantenido una actividad de investigación y desarrollo en este tema, que se remonta a finales de los 90, con el proyecto europeo EuroROSE. En el ámbito del mismo, se instaló un Radar HF en las cercanías de Gijón. Junto con una estación similar en Noruega, constituyó el primer radar HF instalado en Europa.
Tras el estudio de los primeros resultados obtenidos, el interés de Puertos del Estado se ha centrado en los radares del tipo CODAR OS (empresa Qualitas-Remos). La ventaja de estos equipos es que sus antenas son de reducidas dimenciones, pudiéndose instalar sin problemas en faros. Puertos del Estado planteó a la empresa suministradora (Qualitas-Remos) el desarrollo de una experiencia de demostración de la tecnología Radar HF a fin de demostrar la utilidad de una futura red.

Este sistema de distribución pública de la información maximiza el empleo de la información generada, repercutiendo positivamente en el sistema portuario.
Los datos medidos fueron contrastados por dos métodos distintos:

• Mediante boyas ancladas. En un primer momento, por la boya de Aguas Profundas de Silleiro, dotada de sensores de medida de corrientes y oleaje direccional, que se ubicó dentro de la cobertura del radar. Adicionalmente, se emplearon los datos de la boya escalar de Silleiro, para un conocimineto más profucndo de los datos de oleaje.
• Mediante una boya de deriva, dentro de la cobertura del radar HF, y se evaluó el impacto de los datos medidos en la capacidad de predicción de la trayectoria de la boya.