Gravedad, latitud y por qué las básculas marinas necesitan compensación de gravedad

Un kilogramo de pescado tiene la misma masa en cualquier latitud, pero no pesa lo mismo. La aceleración de la gravedad a nivel del mar es de aproximadamente 9,780 m/s² en el ecuador y de aproximadamente 9,832 m/s² en los polos. Como una célula de carga mide fuerza, una báscula ajustada en una latitud da una lectura distinta en otra. Para un buque que se construye en un país, se pone en servicio en un segundo puerto y faena cientos de kilómetros más al norte o al sur, esto es un error medible. Este artículo lo cuantifica, explica el sistema europeo de zonas de gravedad y expone las opciones prácticas.

Por qué la gravedad varía con la latitud

La gravedad en la superficie terrestre aumenta desde el ecuador hacia los polos en aproximadamente un 0,53%. Se combinan dos efectos. La rotación de la Tierra produce un efecto centrífugo que es mayor en el ecuador, y la Tierra está ligeramente achatada, por lo que un punto en el ecuador está más lejos del centro de masa que un punto en los polos.

Los geodestas describen esto con un modelo de gravedad normal sobre un elipsoide de referencia. El NOAA National Geodetic Survey recoge los valores GRS-80 de 9,780 326 7715 m/s² para la gravedad normal ecuatorial y 9,832 186 3685 m/s² para la gravedad normal polar. La diferencia, 0,0519 m/s², es el 0,53% del valor ecuatorial.

La metrología legal en Europa utiliza un modelo estándar de gravedad por latitud y altitud, publicado en la Guía WELMEC 2. WELMEC señala que la gravedad local real normalmente se desvía de ese modelo en no más de aproximadamente un 0,005%, lo cual es insignificante para el pesaje comercial. La tabla siguiente se basa en dicho modelo.

Gravedad por latitud: tabla de referencia

La tabla da la gravedad a nivel del mar según el modelo WELMEC. Los valores son iguales para las latitudes norte y sur; las regiones de ejemplo son aproximadas y solo indican la banda de latitud.

Latitud	Región de ejemplo (aproximada)	Gravedad (m/s²)	Diferencia frente a 52° (Países Bajos)
0°	Ecuador	9,7803	−0,33%
12°	Caribe, costa central de Perú (12° S)	9,7826	−0,31%
36°	Estrecho de Gibraltar, Malta	9,7982	−0,15%
43°	Costa norte de España	9,8044	−0,08%
52°	Países Bajos, sur del mar del Norte, Islas Malvinas (52° S)	9,8125	0
56°	Dinamarca, centro del mar del Norte	9,8159	+0,04%
60°	Shetland, sur de Noruega	9,8192	+0,07%
64°	Islandia, centro de Noruega	9,8222	+0,10%
70°	Norte de Noruega, mar de Barents	9,8261	+0,14%
78°	Svalbard	9,8299	+0,18%
90°	Polo	9,8322	+0,20%

La altitud apenas importa en el mar. La gravedad disminuye aproximadamente 0,000 003 m/s² por cada metro de altura, por lo que una báscula en una cubierta a 10 metros sobre la línea de flotación difiere aproximadamente 3 partes por millón de una situada en la línea de flotación.

Ejemplo resuelto: una báscula ajustada en los Países Bajos, utilizada frente al norte de Noruega

Una báscula ajustada a 52° N y utilizada a 70° N da una lectura de aproximadamente un 0,14% de más si no se corrige nada. Los pasos:

1. Gravedad donde se ajustó la báscula (52° N): 9,81247 m/s².
2. Gravedad donde se utiliza la báscula (70° N): 9,82609 m/s².
3. La gravedad a 70° N es un 0,139% más fuerte, por lo que la báscula da una lectura por exceso del 0,139%.
4. En una carga de 15 kg, un 0,139% son 20,8 g de más.
5. En una carga de 400 kg, son 555 g de más.

¿Son significativos 20,8 g? Para un instrumento de clase III con una capacidad máxima de 15 kg y un intervalo de verificación de 5 g, la OIML R 76-1 fija el margen de tolerancia en la verificación inicial en uno y medio intervalos (7,5 g) para cargas por encima de 2.000 intervalos (10 kg). El error de gravedad por sí solo es casi tres veces ese límite. El efecto también se acumula: en una marea que desembarca 30 toneladas, un sesgo del 0,139% son aproximadamente 42 kg.

Ocurre lo contrario cuando un buque se desplaza hacia el ecuador. Una báscula ajustada a 52° N y utilizada a 36° da una lectura de un 0,15% de menos, lo que en una caja de 25 kg son 36 g de menos, una pérdida directa allí donde el pescado se vende por peso.

Zonas de gravedad en la metrología legal europea

Una zona de gravedad es una banda de latitud y altitud dentro de la cual un instrumento de pesaje sensible a la gravedad se mantiene dentro de sus tolerancias sin necesidad de reajuste. La Guía WELMEC 2 explica el concepto bajo la Directiva europea 2014/31/UE sobre instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático:

• Si un instrumento se verifica lejos de su lugar de uso, debe ajustarse finalmente a la gravedad de ese lugar, o al valor de referencia en el centro de una zona de gravedad especificada que contenga el lugar de uso.
• Una zona está delimitada por dos latitudes (en pasos de 1°, excepcionalmente 0,5°) y dos altitudes (en pasos de 100 m). La longitud es irrelevante, como señala PTB, porque el modelo de gravedad es simétrico alrededor del eje terrestre.
• La zona debe ser lo bastante estrecha para que la variación de gravedad dentro de ella cambie la indicación en no más de un tercio del margen de tolerancia.
• Las zonas se identifican mediante un código como 49-52 0-200: latitudes de 49° a 52°, altitudes de 0 a 200 m.

La anchura de zona permitida depende de la resolución del instrumento. La página de información sobre gravedad de WELMEC muestra, por ejemplo, que en Austria no se necesita marcado del lugar de uso para instrumentos de clase III con hasta 1.000 intervalos de verificación, que una zona basta para más de 1.000 y hasta 3.000 intervalos, y que se aplican tres zonas para más de 3.000 y hasta 5.000 intervalos. Cuanto más fina es la báscula, más estrecha es la zona.

Un sistema de zonas terrestre se ajusta mal a un buque, porque el buque cruza varias zonas en una sola marea. La Guía WELMEC 2 tiene por ello una sección aparte para los instrumentos de pesaje instalados en buques, que cubre la compensación de gravedad, la inclinación y los ensayos dinámicos de aceleración. Más información en la página principal de metrología legal.

Opciones para los buques: calibrar en el lugar de uso, o compensar

Hay tres formas prácticas de abordar la gravedad en un buque, y la correcta depende de cuánto se desplaza el buque y de lo fina que sea la báscula.

Enfoque	Qué implica	Conviene a	Tenga en cuenta
Ajustar con pesas de comprobación en el lugar de uso	Span ajustado con pesas certificadas en el puerto base o en el caladero	Buques que operan dentro de una banda de latitud estrecha	Debe repetirse cuando cambia la zona de operación; ajustar en una cubierta en movimiento necesita una báscula compensada
Ajuste de valor de gravedad o de zona	El indicador utiliza el valor de gravedad de la zona de uso	Zonas de operación previsibles	El ajuste debe estar protegido y cambiarse deliberadamente; un ajuste incorrecto da un sesgo silencioso
Compensación automática de la gravedad	La báscula corrige la gravedad local por sí misma, dondequiera que esté el buque	Buques que cruzan muchos grados de latitud	Pida resultados de ensayo y certificados que muestren cómo se verificó la compensación

La OIML R 76-1 permite que un instrumento sensible a la gravedad tenga un dispositivo que compense las variaciones de gravedad, siempre que el acceso externo a ese dispositivo sea prácticamente imposible tras el precintado (cláusula 4.1.2.6). Qué preguntar a un proveedor sobre la compensación de movimiento, inclinación y gravedad se trata en Compensación de movimiento en básculas marinas: qué hace y cómo valorarla.

Lista de comprobación práctica para flotas

1. Registre la latitud en la que se ajustó o verificó por última vez cada báscula.
2. Enumere el rango de latitud en el que faena realmente el buque, incluidos los caladeros de temporada.
3. Consulte la diferencia de gravedad en la tabla anterior y exprésela en divisiones de la báscula para su carga habitual.
4. Si la diferencia supera aproximadamente un tercio de su requisito de precisión, utilice compensación de gravedad o reajuste en la zona de operación.
5. Tras cualquier reajuste o cambio de configuración, compruebe con pesas de comprobación conocidas y registre el resultado.
6. Para el pesaje regulado, confirme los requisitos con la autoridad competente del país de uso.

Otras comprobaciones rutinarias en el mar se tratan en Obtener pesos precisos con mar gruesa.

El enfoque de WPL

La báscula de plataforma marina Serie M5 compensa el cambio de gravedad además del movimiento y la inclinación, lo que conviene a los buques que trabajan en un amplio rango de latitudes. La calibración, la capacidad y los parámetros de filtrado de las básculas WPL se gestionan con el Panel de configuración R10. WPL ha suministrado básculas a flotas pesqueras y de investigación desde Groenlandia e Islandia hasta el Mediterráneo, el Caribe y las Islas Malvinas, lo que muestra cuán amplio puede ser el rango de latitudes de operación. Véase la guía de pesaje en el mar para el contexto más amplio.