INFORME: Medir la altura de un puerto (I)

En el mundo de las altimetrías hay un capítulo fundamental a tener en cuenta antes de plantearse fabricar un gráfico: la toma de datos de altitud.
Pablo Bueno -
INFORME: Medir la altura de un puerto (I)
INFORME: Medir la altura de un puerto (I)

Para obtener un resultado medianamente aceptable cuando realizamos un perfil altigráfico, lo más importante es que la acotación de longitud y altura correspondan, en la mayor medida posible, con la realidad sobre el terreno.

Gracias a la utilización de los modernos ciclómetros, la primera magnitud (la longitud) no nos plantea demasiados problemas de exactitud debido a que la precisión, incluso la de los aparatos de primer precio, es muy buena.

Otro cantar es el de la acotación de altitud ya que, además de disponer de un altímetro que tenga una calidad mínima, hay que seguir ciertas pautas para evitar mediciones erróneas.

El altímetro convencional

En realidad la mayoría de los altímetros son barómetros que reflejan la presión atmosférica en una escala de unidades métricas, referidas a la elevación del terreno con respecto al nivel del mar. Su mecánica se basa en el descenso de la presión atmosférica a medida que se asciende verticalmente. Es fácil comprender que la presión atmosférica disminuya al subir una montaña: sencillamente la columna de aire sobre nuestra cabeza es menor, y a 2.000 metros de altitud, tenemos 2.000 metros menos de aire por encima de nosotros que cuando estamos a nivel del mar. El concepto básico de barómetro se aplica sobre el modelo de mercurio que está formado por un tubo de vidrio de unos 850 mm de altura; el formato de "altibarómetro" con aspecto de reloj que tenemos más cercano corresponde al denominado aneroide.

Funcionamiento

La mecánica de funcionamiento de un altímetro aneroide convencional es muy simple: la presión del aire dentro de la cápsula barométrica del instrumento disminuye a medida que ascendemos y aumenta a medida que descendemos. Al disminuir la presión en la caja se expanden las placas barométricas instaladas en el interior del instrumento; por el mismo principio el aumento de la presión comprime las placas. Al expandirse y contraerse estos elementos, las agujas o los servos electrónicos calibrados que se han conectado a este sistema varían de posición, ofreciéndonos la lectura sobre una escala graduada o en un visor digital.

El GPS: La medición GPS

Con la implementación generalizada de la tecnología de posicionamiento global con medición por satélite, o GPS, parecen abrirse nuevas expectativas en la confección de altimetrías pero, a la vista de los resultados, podemos confirmar que no es así. De hecho, los GPS que mayor precisión de altitud registran lo consiguen utilizando un método barométrico idéntico al empleado en los altibarómetros más convencionales o, incluso, la combinación entre antenas GPS+módulo barométrico: en tal caso el dispositivo utiliza un algoritmo programado que ofrece una lectura ponderada entre ambos sistemas.

El problema radica en que el GPS ha sido concebido para la identificación de una posición sobre una planimetría y, para medir perfiles con un cierto grado de credibilidad, necesita la captación de la señal de al menos 3 satélites, aunque lo ideal serían 4, condición que no es demasiado frecuente. Es un problema de reloj de precisión: nuestro GPS recoge señales que reflejan los satélites y, calculando el tiempo en el que se produce el retroceso, sabe a la distancia que nos encontramos. Con 3 recepciones simultaneas (3 ejes diferentes de localización) se podría determinar nuestra posición de altura con bastante fiabilidad, pero la precisión del reloj de los GPS portátiles de precio asequible no es la muy alta, por lo que es mejor que sean 4 los que nos ofrezcan cobertura, situación a veces complicada de conseguir en una subida por una carretera de montaña de varios kilómetros plagada de curvas, paredes, árboles, túneles… pues los GPS necesitan cielo raso para "entenderse" con los satélites.

Un dispositivo GPS recibe la señal de un número "X" de satélites que orbitan por el cielo. Nuestra posición, como ya hemos citado, se obtiene por triangulación pero, si tratamos de realizar una medición en un plano tridimensional, es necesaria la presencia de al menos 4 satélites con cobertura (cuantos más satélites estén en la "luz" de nuestro GPS mayor será la precisión de lectura). Para poder obtener un cálculo preciso de nuestra altura, necesitamos que, al menos, dos satélites estuvieran a la altitud más baja posible y en el horizonte pero, si nos encontramos en una vaguada, entre rocas, en un bosque, cerca de una pared… lo normal es que nuestro horizonte no sea visible y este cálculo pierde precisión.

El error medio de altitud de un GPS es de +/-10 metros en horizontal y unos 20 metros en vertical, por tanto si estamos en una cota de 1.000 m, es fácil que la pantalla nos ofrezca el dato de 1.020 m o 980 m: esto cabría dentro de lo considerado normal. Por si esto fuera poco, podemos observar que, al estar en posición estática, la cifra de altura que nos ofrece el GPS estará variando de manera continua ya que, aunque no nos movamos, la tierra y los satélites sí lo hacen de manera continua.

Algunos modelos de alta gama, para evitar este fenómeno, utilizan filtros de altura, en los que se acumulan los valores de fluctuación (se denomina valor de zimbreo).

Los mejores fabricantes de dispositivos GPS, a sabiendas de este efecto negativo, decidieron apoyar la tecnología de posicionamiento por satélite con otra que corrigiera estas irregularidades en la medición de altura. El método empleado es sencillo: añadir un barómetro y ponderar en las cifras de lectura los valores de ambos sistemas de medición, con lo que se logran cifras muy cercanas a la realidad absoluta.

Los tiempos modernos: smartphones, ciclómetros y "apps"

Con la introducción en el mercado de los teléfonos móviles inteligentes (smartphones) hay posibilidad de instalar aplicaciones que emulen un altímetro. Dependiendo de la calidad del teléfono (más bien de las antenas que utiliza para geo-posicionamiento) podremos obtener mediciones muy precisas ya que algunas aplicaciones son capaces de darnos la altitud tanto por cuadrangulación, como por presión barométrica, incluso, utilizando un tercer sistema que se basa en la cuadrangulación por la posición de las antenas GSM "vía radio" (sistemas E-OTD y AOA), basado en el cálculo de la distancia que hay entre un terminal y las antenas que le dan servicio. Este sistema sólo funciona en algunas redes, ya que requiere de la autorización del usuario para ofrecer sus datos de ubicación al operador que le da servicio y fuera de la cobertura que este ofrece (itinerancia…) no funciona.

También han desembarcado en el mundo de los altímetros los ciclocomputadores que integran software y antenas GPS, incluso barómetros (Polar, Garmin…), ofrecen una precisión relativa, si de lo que se trata es de conseguir datos de precisión, pero para un uso amateur son válidos, con el atractivo añadido de utilizar un software de transferencia de datos al PC mediante el cual podemos disponer de información gráfica de las ascensiones que hayamos realizado de gran calidad visual, aunque muchas veces de dudosa precisión.

Otra posibilidad que tenemos en la actualidad es la de instalar en nuestro teléfono móvil aplicaciones de navegación, como Endomondo, Strava, Mapmy Tracks, Sports Tracker, Runtastic, Wikiloc, Oruxmaps…, incluso el propio gigante Google, se encuentra en plena promoción de su herramienta gratuita Google Fit, compatible con los más conocidos sistemas de entrenamiento (Polar, Strava, Endomondo…) y que, con cada actualización, va incluyendo módulos que lo convierten en una herramienta de medición cada vez más precisa.

Por nuestra experiencia sobre la utilización de estas distintas aplicaciones que corren sobre un teléfono móvil, son bastante fiables para conseguir la medición de longitud, pendiente media, desnivel general, pero, cuando se trata de pormenorizar en la medición de un puerto, ofrecen datos poco fiables. En cualquier caso, como el margen de error siempre es el mismo, nos pueden servir para comparar nuestra propia evolución sobre diferentes subidas, siempre que utilicemos la misma aplicación para comparar diferentes ascensiones.

Unidades de Medida

Las condiciones estándar para medir la presión sería una atmósfera que, a nivel del mar, tuviese 15º C de temperatura y una presión de 760 mm de mercurio (1013 milibares Hg).
En esta atmósfera tipo, la temperatura disminuye 6,5º C por cada 1.000 metros hasta una altitud de 11 km. Todos estos datos son tenidos en cuenta por los mejores altímetros, por eso son tan sensibles a los cambios de condiciones atmosféricas repentinos.

Dependiendo de la calidad del altímetro que hayas adquirido podrás regular solamente la variación de altura o actuar directamente sobre la escala de presión barométrica. Este segundo método sólo se lo aconsejamos a los auténticos especialistas, ya que debemos conocer, de manera fidedigna, los valores de referencia de la presión en el punto donde pretendemos calarlo (QNH, QNE, QFE o QFF).

La altitud

Del mismo modo que hay varios niveles de referencia barométrica también hay varios tipos de altitud. Las altitudes a las que podemos referirnos habitualmente son:

  • -Altitud indicada. Es la leída directamente en la pantalla del altímetro.
  • -Altitud relativa. Es la distancia vertical existente entre el punto de partida y el lugar donde nos encontramos al hacer la medición (relativa a esos dos puntos).
  • -Altitud absoluta. O altitud real sobre el nivel del mar (msnm). Es la que consta en los mapas y hace referencia a montañas, poblaciones, aeropuertos… y se mide tomando como referencia los "cero" metros considerados como altitud media del nivel del mar.

Normalmente podremos obtener un dato fiable para calar el altímetro, como la señalización del paso de un puerto, una población, vértices geodésicos… pero, si carecemos de este dato, debemos emplear el método de "altitud relativa", o lo que es igual: poner en la base de un puerto la medición cero metros, como si estuviésemos a nivel del mar, e ir sumando los metros ascendidos. La cifra final resultante se aproximará bastante al desnivel medio, salvo que se trate de un puerto con zonas de bajada: en tal caso debemos sumar los metros descendidos al desnivel parcial obtenido.

Sobre la carretera

Los altímetros dependen de las variaciones verticales de la presión, que desciende, junto con la temperatura, al aumentar la altitud. Según los valores normalizados para la atmósfera (ISA), la presión baja aproximadamente 10 hPa (hectopascales o milibares) por cada 100 m de ascenso (entre los 0 y 4.000 m de altitud).

Vamos a utilizar un ejemplo: comenzamos a pedalear en la playa Benidorm (0 m) y verificamos que la presión es de 1013 hPa. Ascendemos el puerto de Tudons y comprobamos que la presión atmosférica es de 913 hPa. La diferencia de presión entre los dos puntos resulta ser de 100 hPa, la diferencia de altitudes ha de ser entonces de 1.000 m (100 hPa x 10 m/1hPa = 1.000 m). Así pues, lo que nuestro altibarómetro mide en realidad son diferencias verticales de presión atmosférica, que traduce inmediatamente, ahorrándonos los cálculos matemáticos, en diferencia de altitudes.

Por desgracia la presión atmosférica, además de cambios verticales (altitud) sufre también variaciones horizontales (temporales y geográficas), por lo que la presión en un lugar concreto puede variar a lo largo del día, o ser distinta entre dos puntos a la misma altitud pero separados por una cierta distancia geográfica. Estas oscilaciones nos obligan a realizar continuos ajustes en nuestro altímetro, salvo que la meteorología sea completamente estable. Es pues imprescindible conocer con certeza la acotación de varios puntos a lo largo de la ruta que pretendamos trazar para ir ajustando la altitud, si es que nos preocupa realmente obtener la máxima precisión.

Si entramos en una zona de borrascas la presión baja (el altímetro marca de más) y si salimos hacia un anticiclón nuestra medición será menor de la real.

Te proponemos un juego para verificar el funcionamiento de tu altímetro: mételo en una bolsa transparente, ciérrala y comprímela. Verás lo que sucede en la pantalla al aumentar la presión interior del aire que contiene; así entenderás mejor la mecánica de su funcionamiento.

 

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En nuestro siguiente INFORME podrás descubrir todos los detalles referentes a desnivel y pendiente.

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