Para brindar apoyo a las maniobras de los barcos en los ambientes portuarios

Un dispositivo portátil de alta precisión con hardware y software integrados desarrollado por una startup paulista con el apoyo de la FAPESP transmite información dinámica en tiempo real a través de una plataforma inteligente

Por Fábio de Castro  |  FAPESP Investigación para la Innovación – La maniobra de los buques de gran calado para ingresar a los puertos constituye una tarea compleja y arriesgada. Estas embarcaciones pueden tener más de 300 metros de longitud o eslora –dimensiones comparables a las de un edificio de 100 pisos–, y pesar más de 100 mil toneladas. Y no tienen frenos. Se requiere una gran destreza para evitar los riesgos de colisión o de encallar en los movidos canales, cosa que generaría pérdidas de enormes proporciones no solamente concernientes al barco en cuestión, sino también en las instalaciones portuarias, con reflejos en toda la cadena logística.

Los encargados de esta labor son los prácticos, profesionales sumamente especializados que conducen los barcos que ingresan en las denominadas aguas restringidas, las áreas cercanas a los puertos, estuarios y canales de acceso a las terminales portuarias. Y operan con una estructura de apoyo compuesta por diversas lanchas, astilleros de mantenimiento, centros de control de operaciones y sofisticados aparatos de comunicaciones y monitoreo.

Para ayudar en el trabajo de los prácticos, una empresa de São Paulo ha desarrollado un nuevo dispositivo portátil de alta precisión, con hardware y software integrados, que transmite información dinámica en tiempo real a través de una plataforma inteligente con el objetivo de suministrarles soporte a estos profesionales en las maniobras que se realizan en aguas restringidas.

La empresa Navigandi, fundada en 2019 en la ciudad de São Paulo y especializada en el desarrollo de equipos marítimos, contó con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP y ya produjo el primer prototipo del Sistema de Soporte a Maniobras.

“Como las características naturales de cada puerto son únicas, el capitán y la tripulación no están en condiciones de conducir las embarcaciones en todas las terminales portuarias por donde pasan. En cada zona de practicaje hay prácticos habilitados por la Marina de Brasil que poseen la formación técnica para maniobrar barcos y un conocimiento profundo de las particularidades y los riesgos específicos del lugar”, explica el ingeniero André Seiji Sandes Ianagui, uno de los fundadores de la empresa.

El investigador conoce bien el oficio de los prácticos. Con maestría y doctorado en ingeniería mecánica por la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), Sandes Ianagui es investigador en el Tanque de Pruebas Numérico (TPN-USP), un laboratorio de tecnología de punta que cuenta con un centro de simulaciones para proyectos y pruebas de embarcaciones y sus materiales para su aplicación práctica, aparte de verificar la operación y la maniobra en ambientes offshore o portuarios.

“El TPN posee un ambiente de simulación sumamente refinado, en donde podemos representar condiciones idénticas a las de un área restringida de navegación. Este ambiente simula incluso el pasadizo del barco, donde el práctico dirige la maniobra simulada. Por eso estábamos en contacto directo y constante con el practicaje y empezamos a percatarnos de los desafíos que podríamos ayudar a enfrentar y superar”, afirma Sandes Ianagui.

La conciencia situacional

Aparte de Sandes Ianagui, el equipo de Navigandi está conformado por Rodrigo Barrera – también investigador del TPN; Carlos Eduardo Caparroz Duarte, ingeniero encargado de la parte electrónica del aparato, y el ingeniero de software Edgar Szilagyi. En el TPN, Sandes Ianagui se desempeña en el Centro de Simulaciones, y su trabajo consiste en desarrollar software de interfaz para perfeccionar lo que los investigadores denominan “conciencia situacional” para las maniobras de las embarcaciones.

El investigador explica que además de contar con la visión desde el barco, el práctico tiene acceso a una serie de sensores obligatorios que requiere la Organización Marítima Internacional (OMI, o IMO, por sus siglas en inglés). “Es una gran cantidad de sensores, con distintos programas de mantenimiento y calidad que deben operarse simultáneamente. Mi rol consistía en crear interfaces para facilitar esa utilización y expandir la conciencia situacional del práctico”, dice.

En contacto con los prácticos, el equipo de Navigandi se percató de que uno de los retos reside en el uso de la Unidad Portátil de Práctico o PPU (Portable Pilot Unit): es una combinación hardware-software en la cual dos antenas de navegación vía satélite (GNSS) de alta precisión unidas a sistemas de medición inerciales (IMU) que el práctico encargado de la maniobra instala en un barco. Con base en los datos que este aparato recaba en tiempo real, el práctico puede obtener la posición, la velocidad y el ángulo de proa del barco.

“Es un aparato portátil que pesa más o menos un kilo y es importante para incrementar la conciencia situacional. El práctico lo lleva al barco y lo conecta a una computadora o tableta en donde se accede a la información a través de una interfaz de software adecuada para utilizar las cartas náuticas, los mapas y los gráficos”, dice Sandes Ianagui.

Hardware y software integrados

El principal problema que apuntan los prácticos con relación a la PPU, de acuerdo con el investigador, reside en que en la actualidad solamente existen tres fabricantes de estos aparatos en todo el mundo, lo que hace de un eventual mantenimiento un proceso caro, lento y frustrante.

“No existe soporte técnico en Brasil y, cuando hay que hacerle mantenimiento a la PPU, hay que enviarla al exterior. La burocracia en la aduana hace que este proceso sea lento y suele suceder que, cuando el aparato vuelve a Brasil, sigue sin funcionar. Asimismo, los fabricantes del mismo y del software son distintos. Esto resulta en diversos problemas de configuración y compatibilidad”, sostiene el investigador.

Por eso el práctico, aparte de preocuparse con la maniobra en sí misma, debe dedicarse a montar módulos y componentes complejos. Con tantas dificultades, el resultado que observan los ingenieros de Navigandi es que los prácticos terminan a menudo dejando de lado este aparato y operan las maniobras valiéndose solamente de su visión, su experiencia y los instrumentos del propio barco.

“Arribamos a la conclusión de que lo ideal sería hacer algo inédito en el mundo: desarrollar un aparato que ya contase con su propio software incorporado. La simplicidad en la operación es fundamental para que el práctico no termine por dejar a un lado la PPU”, dice Sandes Ianagui.

Con una precisión de centímetros

A finales de 2019, con esa idea ya establecida, el equipo fundó Navigandi y, simultáneamente, solicitó el apoyo del PIPE-FAPESP. Durante la primera etapa, culminada a comienzos de 2021, los investigadores desarrollaron el prototipo, que pesa un poco más de un kilo, con un diámetro y una altura de 10 centímetros. Y actualmente es uno de los más compactos del mercado.

Con base en la tecnología Real Time Kinemactics (RTK) empleada, el equipo posee una precisión de posicionamiento de centímetros. El producto que Navigandi desarrolló asegura una precisión de 0,01° en la dirección de la proa del barco.

“Ahora, durante la segunda etapa del PIPE, estamos refinando la parte del software de control y trabajando en la solicitud de todas las certificaciones internacionales necesarias. El principal reto a partir de ahora reside en las dificultades técnicas relacionadas con las imágenes de las cartas náuticas que el software exhibe”, subraya el ingeniero.

Lo ideal, según sostiene, es el uso de cartas náuticas vectoriales, pero las mismas las publican empresas específicas vinculadas a la IMO y, para que la empresa quede autorizada a agregarlas al aparato, se hace necesario contemplar una serie de requisitos y certificaciones, y su homologación en asociaciones internacionales.

“Pero este aparato ya se encuentra en un estadio avanzado de desarrollo, el producto pasa ahora por una fase de pruebas y estamos obteniendo la certificación en Anatel [la Agencia Nacional de Telecomunicaciones de Brasil]. En pocos meses tendremos la versión final”, dice Sandes Ianagui. Según el investigador, el modelo de negocio no comprende la venta del equipo sino un contrato de locación y prestación de servicios.

“El público objetivo del producto lo constituyen los propios prácticos, y el costo sería muy alto si lo vendiéramos. Con el modelo que adoptamos, los beneficios son recurrentes y el precio no es prohibitivo. Ofreceremos el cambio de aparatos, la revisión periódica y la actualización de software, por ejemplo. Y también una serie de recursos posibles para agregarle valor al software: podremos cobrar esto separadamente a medida que los mismos queden disponibles”, afirma.

Navigandi también está abriendo otras posibilidades de desarrollo, aparte de la PPU destinada a los prácticos. “Hemos desarrollado un software que fue contratado para convoyes fluviales, por ejemplo. La tecnología que terminamos por dominar es sumamente amplia y no se ciñe únicamente a la PPU. Podemos desarrollar sistemas para rastrear cualquier tipo de embarcación e incluso vehículos terrestres. Pero nuestra idea es desarrollar en el futuro otros productos para atender a otros mercados, como los de propietarios de lanchas y navegantes aficionados”, afirma.