José Luis Navarro, investigador del área de Control de Procesos

Publicado el 28 noviembre, 2019

 

Después de varios años de publicación de boletines del Instituto ai2, me ha tocado el turno. Y, como imagino que les ha pasado a otros, me enfrento a la eterna pregunta, ¿qué cuento? Durante un par de semanas, en mi cabeza se instala una guerra de ideas, de la que os doy unas pequeñas conclusiones por si alguien en el futuro quiere explayarse (jajaja):

  • Explicar alguna línea de trabajo de investigación de nuestro grupo. Fácil de escribir, pero algo aburrido para el resto.
  • El envejecimiento de la plantilla del instituto y la universidad. Aprovecho para animar a los estudiantes que lean estas líneas a trabajar en sus currículum, pues en 10 años es muy probable que haya muchas vacantes y posibilidad de acceso real a las plantillas de las universidades españolas.
  • Hacer un análisis de noticias sobre el futuro tecnológico más o menos próximo, como la conducción autónoma, vehículo eléctrico, drones que nos llevarán los pedidos a casa, coches voladores, robots o la inteligencia artificial que nos quitarán el trabajo, etc. (Podríamos hacer una porra sobre las noticias o tecnologías que se implantarán realmente en la sociedad, a ver quién acierta más y se lleva el premio).

Y claro, no he puesto la que ganó, me la reservo para mí.

Releyendo los boletines ya publicados, me fijé en algunos que combinaban las aficiones de los ponentes con la aplicación de técnicas relacionadas con el AI2. Y me dije: perfecto, ¡¡¡este es el tema!!!

Como ya sabréis, me gusta practicar diversos deportes, pero además del pádel y el golf, también soy parte del equipo de vela de la UPV, junto con otros compañeros del AI2.

Cuando empecé con la vela ya era algo mayor, hace unos 20 años (aunque ahora que lo veo con perspectiva, era un “jovenet”… ¡¡¡quién pillara esos años!!!). Fue en un curso que hacía Deportes, de iniciación a la vela. Recuerdo que salimos a navegar una tarde y hacía bastante viento, apagaron el motor y quedé totalmente enganchado: navegar solo con el viento, el barco escorado, haciendo banda, bajando a sotavento a soltar la escota con el pie dentro del agua por la escora del barco. Este deporte era para mí.

En un barco y, en especial, en uno de regatas, hay mucha tecnología. Solo me voy a centrar en la parte que los marineros llaman electrónica y el uso actual o posibles innovaciones utilizando la tecnología con la que trabajamos en el AI2:

Instrumentación: cualquier velero dispone de una instrumentación básica para navegación que consta de veleta (dirección viento), anemómetro (velocidad viento), corredera (velocidad barco con respecto superficie mar), GPS (posición y velocidad absoluta) y compas (orientación eje barco con respecto a eje magnético). Conocer posición de los carros de escota, pajarín, backstay (menudas palabrotas, para eso tenéis a Google) y tensiones de drizas y escotas sería muy interesante, aunque las celdas de carga son muy caras.

Observadores: A partir de las lecturas de estos instrumentos, que son relativos al barco, se debe obtener dirección e intensidad el viento, corrientes, rumbo, abatimiento, etc. Pero por características de esta instrumentación, existen errores debidos a escora, estado de la mar, calibración, etc. Se puede utilizar IMUs para conocer orientación ejes del barco y corregir las medidas de los instrumentos, fusionar datos con los ofrecidos por GPS y corredera para aumentar precisión.

Redes de comunicaciones: todos los instrumentos y unidades de control de la electrónica de un barco se comunican utilizando redes. Algunas son propietarias, pero las más extendidas son NMEA 0183 (bastante obsoleta) y NMEA2000 (que toma como base un bus CAN). Como curiosidad, indicaros que las tramas que emiten los GPS provienen del estándar NMEA0183.

Sistemas empotrados: Al final, toda la información llega a una unidad de control que realiza los cálculos pertinentes. Los fabricantes comerciales ofrecen soluciones cerradas, como es habitual en todos los sectores. Pero existe un desarrollo abierto basado en Raspberri Pi llamado Openplotter.

Sistemas de visión: Uno de los retos en navegación es saber si las velas (son como un ala de avión, pero deformable) están bien trimadas. Una forma de saberlo es midiendo la sección recta de una vela a distintas alturas. Habréis visto que las velas de competición llevan líneas horizontales a diversas alturas (y si no, os fijáis la próxima vez que veáis una regata en la TV). Un sistema de visión permite conocer la flecha máxima y su posición, además de la orientación de la sección y cómo cambian con la altura de la vela (twist).

Saber dónde están los otros barcos con respecto al nuestro, si ganamos o perdemos distancia con respecto a ellos, si les podemos pasar por la proa o por la popa en un cruce, si el barco ha llegado al layline o detectar rachas de viento son sistemas nuevos que no están desarrollados, al menos, que yo sepa.

Sistemas de control: Aunque no dejan utilizarlo en regatas, todos los barcos tienen un piloto automático para mantener el rumbo o para seguir una trayectoria con el GPS. Además, en los veleros existe una opción para navegar con un viento aparente fijo (dirección del viento medido por la veleta del barco: las velas reciben esa dirección de viento).

Sistemas de ayuda a la competición y entrenamiento: Además de la información anterior, en una competición o en entrenamientos es muy útil disponer de diversa información que ayude a mejorar las prestaciones del barco: trazado automático de las polares del barco (velocidad óptima del barco en función del viento); conocer si se navega a la velocidad y rumbo óptimos; dar indicaciones de trimado y rumbo para acercarnos a los números óptimos del barco; recalibración automática de instrumentos; cuenta atrás para salida de regatas e información sobre línea de salida y posición actual del barco; visualización del límite del campo de regatas (laylines); histórico de intensidad y dirección del viento.

Visualización de la información: como veis, es mucha información que hay que presentar de una forma eficiente y que sea fácil de navegar entre las distintas opciones en función de la situación de la regata.

Big data: si se dispone de la instrumentación adecuada y un histórico con un número de datos suficiente, se puede utilizar técnicas de Big Data y de inteligencia artificial que detecte patrones de comportamiento y pueda detectar situaciones que mejoren las prestaciones del barco.

Los marineros experimentados siempre dirán que la navegación es un arte y que esto no sirve para nada. Aunque a los que nos gusta cacharrear y hacer desarrollo, siempre disfrutaremos con nuestro “juguete”, aunque no sirva para mucho.

Espero que os haya gustado y que os haya dado algunas ideas para ejercicios, proyectos de asignatura o de trabajo final de máster. Si queréis más información o detalles, ya sabéis dónde encontrarme. Y si conseguís desarrollar algún sistema, me lo decís y lo probaremos en el barco de la UPV.


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