El margen de maniobra es la cantidad de movimiento de deriva a sotavento de un objeto que flota en el agua causado por el componente del vector del viento que es perpendicular al movimiento hacia adelante del objeto. [1] El Suplemento Nacional de Búsqueda y Salvamento del Manual Internacional de Búsqueda y Salvamento Aeronáutico y Marítimo define el margen de maniobra como "el movimiento de un objeto de búsqueda a través del agua causado por los vientos que soplan contra superficies expuestas". [2] Sin embargo, el movimiento total resultante de un objeto se compone de la deriva de margen de maniobra y el movimiento de la capa superior del océano causado por las corrientes superficiales, las corrientes de marea y las corrientes oceánicas . [3] Los objetos con una mayor exposición a cada elemento experimentarán más deriva de margen de maniobra y movimiento general a través del agua que los que tienen menos exposición.
Un navegante o piloto de un buque debe ajustar el rumbo ordenado para compensar la deriva a la deriva y, lo que es más importante, la deriva y el rumbo , un término general para la deriva que incluye el error de gobierno del buque. [1] Si no se realizan estos ajustes durante un viaje, los resultados de navegación serán deficientes. [3] American Practical Navigator (1995) de Bowditch ofrece una guía completa y gratuita sobre los principios de navegación.
Un objeto puede clasificarse como activo, como un barco navegando por una vía fluvial, o pasivo, como una balsa salvavidas, escombros a la deriva o una persona en el agua (PIW) (Figura 3). Un objeto pasivo experimentará la mayor deriva, lo cual es de suma importancia para quienes participan en operaciones de búsqueda y rescate (SAR) en vías navegables interiores y océanos abiertos.
Los elementos más importantes de la búsqueda y el rescate son la evaluación precisa de la última posición conocida de un objeto de búsqueda y la predicción precisa de su posición futura en función de las condiciones ambientales actuales, previstas y retrospectivas. Dado que el objeto de búsqueda se encuentra dentro de dos capas límite dinámicas con una gran cizalladura vertical en los perfiles de velocidad del viento y la corriente, Fitzgerald et al. (1993) propusieron una definición operativa de margen de maniobra que ayudó a estandarizar los niveles de referencia atmosféricos y oceánicos:
El margen de maniobra es el vector de velocidad del objeto SAR en relación con la dirección de sotavento en el objeto de búsqueda a medida que se mueve en relación con la corriente de superficie medida entre 0,3 m y 1,0 m de profundidad causada por los vientos (ajustada a una altura de referencia de 10 m) y las olas". [5]
Esta definición tiene limitaciones, ya que no aborda la asimetría de los objetos de búsqueda no estándar. Por ejemplo, los buques de gran calado o los que se encuentran inundados superan la profundidad de referencia de 1,0 m y se ven más afectados por las corrientes, mientras que los kayaks de mar o las tablas de surf tienen un francobordo muy pequeño y se ven más afectados por las corrientes impulsadas por el viento. [4]
El viento, la corriente y las olas conforman el equilibrio de fuerzas de cualquier objeto a la deriva. Una información suficiente de estas fuerzas, así como de la forma del objeto a la deriva, debería dar como resultado la deriva correcta del objeto. Richardson (1997) y Breivik y Allen (2008) [6] observaron que existen componentes aerodinámicos e hidrodinámicos de sustentación y arrastre del viento y la corriente en las partes del objeto expuestas al aire y la corriente. [6] [7] Las figuras 1 y 2 representan los diversos componentes de deriva. El componente más grande de deriva de deriva es el componente a favor del viento, que es comparable al arrastre hidrodinámico y aerodinámico. Es fundamental incluir el componente de deriva que es perpendicular al componente a favor del viento, llamado componente de viento cruzado de deriva de deriva, que es comparable al sustentador hidrodinámico y aerodinámico. [6] El componente de viento cruzado hace que el objeto a la deriva se desvíe de la dirección recta a favor del viento. La divergencia de deriva depende del objeto de búsqueda, así como del entorno. Además, la orientación inicial del objeto en relación con el viento cambiará la trayectoria del objeto. Se desconoce si el objeto de búsqueda divergirá hacia la derecha o hacia la izquierda de la dirección del viento, por lo tanto, el rango de valores de divergencia de margen es importante para determinar la trayectoria real. [3]
Existen dos métodos para medir la deriva de los objetos de búsqueda: indirecto y directo. Todos los estudios realizados antes de 1993, con excepción de dos, emplearon el método indirecto (Breivik et al., 2011). [8]
El método indirecto calcula el margen de maniobra restando un vector de corriente marina del vector de desplazamiento total para estimar el vector de margen de maniobra. Este método estuvo plagado de errores en la recopilación de datos, desde errores de deslizamiento en las boyas a la deriva hasta errores de navegación al determinar la posición de las boyas. La mayoría de las veces, las boyas a la deriva que se utilizaron para medir la corriente no estaban ubicadas en la misma posición que el objeto a la deriva. Además, los vientos se determinaron mediante lecturas de anemómetros, que tendían a sobrestimar la velocidad del viento en el nivel de referencia de 10 metros. La combinación de errores hizo que este método fuera menos preciso que el método directo. [4] Allen y Plourde (1999) enumeraron diecisiete estudios que utilizaron el método indirecto para obtener margen de maniobra.
El método directo mide el movimiento relativo del objetivo a través del agua colocando un molinete directamente en el objetivo de deriva de abatimiento. El primer estudio de deriva que utilizó el método directo fue realizado por Suzuki y Sato (1977). Dejaron que una vara de bambú de 3,9 m se alejara del barco a una longitud prescrita, midieron la dirección de la deriva y el tiempo que tardaba la línea en soltarse, y compararon estas variables con la velocidad del viento del barco. [4] Fitzgerald et al. (1993) fueron los primeros en emplear el método directo utilizando objetivos de deriva autónomos equipados frente a la costa de Terranova, lo que eliminó muchos de los errores asociados con el método indirecto y produjo un registro continuo de la deriva del objeto de búsqueda en diversas condiciones oceánicas. [5] Muchos de los estudios enumerados en Allen y Plourde (1999) utilizaron medidores de corriente electromagnéticos S4 producidos por InterOceans System, Inc. Otros medidores de corriente incluyen el medidor de corriente Aanderaa (DCS 3500), que utilizó técnicas Doppler para detectar las corrientes de forma remota y el medidor de corriente acústico Argtonaut XR de Sontek Corporation. Allen y Plourde (1999) enumeraron ocho estudios de margen de maniobra de método directo realizados entre 1977 y 1999.
En total, se estudiaron noventa y cinco tipos de objetivos de margen de maniobra durante veinticinco estudios de campo diferentes que incluyeron cuarenta tipos de balsas salvavidas, catorce embarcaciones pequeñas y diez buques pesqueros. Otros objetivos incluyen PIW, tablas de surf, veleros, cápsulas salvavidas, balsas caseras, desechos de embarcaciones pesqueras y desechos médicos/de aguas residuales. [4] La Figura 3 muestra cuatro objetos de búsqueda diferentes. Una lista completa de objetos de margen de maniobra se encuentra en Allen y Plourde (1999) y Allen (2005).
El modelado de la divergencia de abatimiento es un problema complejo, pero que interesa mucho a las agencias de búsqueda y rescate. Los modelos de primera y segunda generación utilizaron métodos analíticos para modelar la divergencia de abatimiento. Modelaron la divergencia de abatimiento solo en términos del ángulo de abatimiento debido a su incapacidad para resolver procesos físicos complejos. Sin embargo, los modelos estadísticos tienen la capacidad de resolver el abatimiento en términos de los componentes de viento cruzado y a favor del viento. Por lo tanto, para lograr una solución más completa del abatimiento en los modelos estadísticos, es importante encontrar el rango de los componentes de abatimiento a favor del viento y a favor del viento por separado como una función de la velocidad del viento. [3] Un estudio realizado por Allen (2005) utilizó un análisis de regresión lineal restringido y sin restricciones para determinar el coeficiente de viento cruzado y a favor del viento a partir de la velocidad del abatimiento y los ángulos de divergencia obtenidos en Allen y Plourde (1999) para todos los objetos de abatimiento de búsqueda y rescate relevantes. Su metodología, así como una lista detallada de coeficientes para cada objeto de abatimiento, se pueden encontrar en Allen (2005). [3] Sus esfuerzos resultantes se han incluido en la última generación de modelos de búsqueda y rescate basados en conjuntos empleados por la Guardia Costera de los Estados Unidos y los Centros de Coordinación de Rescate Conjunto de Noruega (JRCC).
El Sistema de Planificación Óptima de Búsqueda y Rescate (SAROPS) y el modelo SAR noruego calculan la trayectoria neta de los objetos de búsqueda y proporcionan un área de densidad de probabilidad basada en métodos de Monte Carlo . [6] El éxito del modelo de trayectoria estocástica depende de la calidad y resolución de las fuerzas ambientales y de cálculos precisos de margen de maniobra para el objeto a la deriva.
![Figura 1. Relación entre la dirección relativa del viento (RWD) y el ángulo de sotavento.[4]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Leeway_Angle.jpg/1280px-Leeway_Angle.jpg)
![Figura 2. Relación entre la velocidad y el ángulo de deriva y los componentes de viento a favor y viento cruzado de la deriva.[4]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/5/56/Leeway_Components.jpg/1280px-Leeway_Components.jpg)
![Figura 3. Casco en V de 5,5 metros, bote abierto, balsa salvavidas Tulmar para 4 personas, balsa salvavidas Beaufort para 20 personas y caja de muelle de 1 metro cúbico.[3]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/a/af/SAR_Objects.jpg/1280px-SAR_Objects.jpg)
