Radar meteorológico cubano Doppler: Un producto de alta tecnología

Contexto mundial

La economía mundial ha evolucionado en los últimos años hacia la producción masiva de equipos (teléfonos móviles, computadoras, equipos electrodomésticos y otros) que se renuevan a plazos muy cortos con nuevas características cada vez más atractivas. La producción de estos equipos ya sobrepasa la demanda de los que pueden comprarlos en el mundo. Cada nuevo producto, para lograr imponerse en el mercado, debe ser cada vez más innovador, a un costo relativo menor (dado por la producción masiva) para que permita precios asequibles a un rango grande de consumidores.

Los radares meteorológicos, en cambio, no son productos de alta demanda. A pesar de su probada eficacia para el pronóstico inmediato, no cualquier país puede adquirir un radar. En los años 70 y 80 del siglo XX muchas firmas competían en la producción de radares meteorológicos, sin embargo, en el momento actual, el grueso de las ventas de radares meteorológicos está centrado en solo tres firmas. Correspondientemente, a diferencia de los productos industriales de amplio consumo, el precio de los radares meteorológicos va en imparable aumento.

El radar meteorológico no solo no es un producto que pueda ser vendido masivamente, sino que además es un producto que está destinado a durar en explotación al menos 10-15 años. Ante esta realidad los productores de radares, para poder subsistir en un mundo de economía global que impone un cambio constante de la tecnología, han tenido que desarrollar métodos, que les permitan seguir obteniendo beneficios durante el tiempo de vida del radar.

Los radares que se venden en la actualidad tienen tres características esenciales, que son las que garantizan la dependencia tecnológica y, por tanto, las ganancias a largo plazo de la firma que lo produce.

1. Todo el software (el de control de la operación del radar y el de adquisición y procesamiento de la información) es propietario de la firma. Para su mantenimiento, modificación y reinstalación es necesario mantenerse pagando. El número de usuarios de la información de radar está limitado a unos pocos puestos de trabajo, que se hayan pagado en el contrato de compraventa.

2. Todo el hardware viene encapsulado en módulos, cuya reparación es potestad solamente del fabricante, no se proveen planos ni información que permitan al cliente reparar el equipo o modificarlo usando componentes de otro fabricante. No importa que al módulo se le haya roto un pequeño componente, igual no hay acceso a repararlo por cuenta propia.

3. Para adquirir partes y componentes de repuesto una vez vencido el plazo de garantía el cliente debe pagar un caro contrato de mantenimiento (suele estar en el orden de 10% del precio del radar, anual, para un solo radar), que apenas brinda la oportunidad de comprar las piezas, previa visita de expertos de la fábrica a un costo exorbitante (la visita suele estar en el orden de 50 mil USD x 3 días de trabajo, que incluyen dos días de viaje), y que le confiere un número limitado de consultas (generalmente telefónicas o por correo electrónico).

En este contexto no solo a los países en vías de desarrollo les resulta difícil disponer de la tecnología de radar, también a instituciones de países desarrollados les resulta extremadamente caro mantenerlos. Se agrava, además, porque aun en el plazo de tiempo que se supone que debe durar un radar, ante determinadas fallas, el fabricante ofrecerá soluciones nuevas (diferentes a las originales) que requerirán cambios en el hardware y software del radar, aduciendo que ya no disponen de los repuestos originales, porque la tecnología evolucionó, lo que encarecerá aún más la reparación.

Uso de la información del radar

Si pensamos que adquirir un radar meteorológico es la tarea más difícil para un país subdesarrollado estamos en un error. A veces los países pobres logran hacerse de un radar meteorológico moderno con tecnología de punta gracias a proyectos regionales e internacionales vinculados a la problemática del cambio climático. Incluso a veces logran financiamiento para solventar, al menos por unos cortos años, el problema subsiguiente de la sostenibilidad del radar. El problema mayor está en el uso de la información del radar, aquí es donde se manifiesta la diferencia esencial entre desarrollados y no desarrollados, originada por la transición hacia una economía del conocimiento.

El radar es una herramienta indispensable en la mesoescala para la detección, seguimiento y pronóstico de tormentas. Sin embargo, el radar es un instrumento complicado que explora en 3D la atmósfera en un radio que puede llegar a 500 km, y que genera un volumen de información que se torna inmanejable para un neófito. He impartido cursos sobre el uso de la información de radar y la primera impresión que percibo en los alumnos es el desencanto al saber que para obtener la información hay que “operar” el radar, es decir modificar los regímenes de trabajo y los modos de exploración acorde a la situación meteorológica imperante. Ellos esperaban algo “llave en mano”, es decir, que exportara “imágenes” como una cosa “única”, en las que no hubiera que pensar mucho, sino que la imagen hablara por sí misma. En mi experiencia esto se torna una barrera infranqueable. Para poder explotar el radar se necesitan conocimientos sólidos de Meteorología, algo de Física, y un poco de Ingeniería, sin eso no se avanza en la operación y explotación de la información de radar.

Precisamente, es en el uso de la información de radar, y no en la adquisición de esta tecnología, donde se pone de manifiesto con mayor fuerza la dependencia tecnológica. Los subdesarrollados, aun cuando reciben la tecnología, no saben usarla e ingenuamente claman por software de inteligencia artificial que les haga el trabajo de analizar e interpretar la voluminosa información de radar, sin darse cuenta de que estas aplicaciones fueron hechas para otra geografía, y por tanto requieren adaptación…y se cierra el ciclo fatal: para adaptarlas con éxito se necesitan conocimientos sólidos de radar.

Radales meteorológicos en Cuba

Cuba tiene una larga tradición de radares meteorológicos que comenzó en 1965 con un radar DECCA (inglés) en Casa Blanca, un radar ARS-3 (soviético) en Camagüey en 1966 y otro DECCA ese mismo año en la Gran Piedra, seguido en 1968 por un MRL-2 (soviético) en el aeropuerto de Rancho Boyeros. Ninguno de estos radares se encuentra actualmente en explotación.

La generación que está en funcionamiento ahora comenzó en 1973 con la introducción de tres radares japoneses RC-32B en La Bajada (Pinar del Río), Punta del Este (Isla de la Juventud) y Gran Piedra (Santiago de Cuba). Le siguió la tanda de 4 radares soviéticos MRL-5 (que salieron al mercado por primera vez en 1975) en Camagüey (1981); Casa Blanca (1986); Pilón (1987); y Pico San Juan (1989). Culminó el proceso con la instalación en Holguín de un moderno radar Doppler METEOR-1500S (alemán) en el 2005.

Los siete primeros radares mencionados, todos ellos de tecnología de los años 70, comenzaron a mostrar a principios de los 90, un serio deterioro por la falta de repuestos que provenían de la desaparecida Unión Soviética. La sostenibilidad de estos radares se consiguió por medio de un proceso de modernización que ejecutó entre 1997 y el 2006. La maqueta de radar meteorológico automático que dio origen a estas modernizaciones se puso en funcionamiento en Camagüey en 1997, y sus soluciones técnicas se expandieron a los otros 6 radares entre el 2000 y el 2006.

De la maqueta al prototipo

La maqueta del radar pudo construirse por condiciones muy específicas. La Secretaría Ejecutiva de Asuntos Nucleares se había comprado en 1990 un radar MRL-5, destinado a la vigilancia meteorológica de la Central de Juraguá, pero no se instaló porque ya estaba un radar MRL-5 instalado en la cima del Pico San Juan dando excelente cobertura a la zona. Una vez que este radar se le cedió al Instituto de Meteorología, éste tomó la decisión de instalarlo en Camagüey. Se trataba de reponer el muy gastado MRL-5 de 1981, el cual había sido sobreexplotado en los experimentos de lluvia provocada efectuados entre 1982 y 1991. El Laboratorio de Desarrollo Técnico, radicado en Camagüey, solicitó permiso para instalarlo en una versión automatizada, eliminando los módulos del radar que mayor número de averías causaban y aplicando una serie de innovaciones que se habían desarrollado entre 1983 y 1994. Era una solución del tipo “sustitución de importaciones”. Para ella se emplearon componentes ociosos de las Empresas de Servicios Informáticos además partes y piezas de computadoras, impresoras, televisores y radios y otros equipos rotos. Las nuevas tarjetas de enlace entre la computadora de control y el radar nunca llegaron a hacerse en circuitos impresos, sino cableados sobre tarjetas de prototipo (veroboard).

No obstante, la maqueta cumplió su objetivo de demostrar que el radar podía trabajar con muchas menos averías y con control automático, y por tanto representó una sensible disminución de las piezas que ya no llegaban por la desaparición de la Unión Soviética. Esta maqueta funcionó durante 8 años completos. Al extender los resultados demostrados por la maqueta al resto de los radares, se comenzó a modificar el producto en busca de un prototipo reproducible y de altas prestaciones. Para el resto de los radares ya no se emplearon más tarjetas de veroboard, sino que se compraron tarjetas con soluciones de hardware de amplio uso en la industria en el mundo. El software de control del radar se amplió para asimilar cualquier tipo de hardware industrial. En la maqueta, la operación del radar era automática con control local. Para el resto de los radares la aplicación pasó a ser del tipo cliente-servidor con control automático local y remoto desde cualquier punto de la red del Instituto de Meteorología.

El resultado de la maqueta se extendió a los otros radares seis radares entre el 2000 y el 2006, en versión industrial (Pico San Juan en 2000; Casa Blanca en 2001, Punta del Este en 2002, La Bajada en 2003, Camagüey en 2005 y Pilón y Gran Piedra en 2006). Durante más de 10 años el prototipo de radar meteorológico cubano se fue perfeccionando, abarcando todos los sistemas del radar, incluyendo transmisor, receptor y antena, que no fueron modificados originalmente en la maqueta de 1997, buscando mayor fiabilidad y menor dependencia de los fabricantes originales. El toque final para redondear el prototipo de radar meteorológico cubano lo dio la solicitud del Comandante en Jefe Fidel Castro en el 2004 de añadirle la cualidad Doppler a los radares cubanos. Esto permite estimar la velocidad del viento dentro de los fenómenos y con esto mejorar el pronóstico de los huracanes en su aproximación a nuestro país.

En agosto del 2012, después de un proceso de modernización y rediseño capital, el radar de Camagüey se convirtió en el prototipo de radar meteorológico Doppler cubano (denominado RD-200SX), que se encuentra en funcionamiento exitoso desde esta fecha. Sus excelentes prestaciones se pusieron en evidencia al paso de la tormenta tropical Isaac, y fundamentalmente al paso del huracán Irma por la costa norte de Cuba.

Un producto de tecnología de punta

A diferencia de la maqueta hecha en el 1997, el prototipo de radar meteorológico Doppler cubano, fabricado por el Centro de Radares del Instituto de Meteorología y puesto en funcionamiento en 2012 en Camagüey, se clasifica como un producto de alta tecnología.

Este radar, al igual que los radares que conforman la red del Servicio Meteorológico de los EE.UU., y que los radares producidos por las firmas líderes del mercado actual, presenta los siguientes parámetros tácticos-técnicos:

• Trabaja en la longitud de onda de 10 cm (banda S), por tanto, no sufre la atenuación al atravesar zonas de precipitaciones muy intensas.
• Dispone de largo alcance para la detección de ciclones tropicales (hasta 500-600 km, dependiendo de la altitud del radar).
• Permite la estimación del campo de vientos hasta 120-150 km sin ambigüedades.
• Permite la estimación efectiva de las precitaciones en un rango de hasta 230 km de radio.
• Garantiza la detección segura de tormentas locales severas en un rango de 230 km de radio.
• Exhibe gran fiabilidad por el empleo de modernos componentes electrónicos y tiene reducidas demandas de mantenimiento.
• Garantiza control del radar completamente computarizado para su operación automática y remota.
• Dispone de un software para el procesamiento y visualización de la información del radar.
• La potencia del transmisor, sensibilidad y rango dinámico del receptor, así como otros parámetros técnicos, son iguales o mejores que los de cualquier radar moderno.

Innovador

Este prototipo no es una solución técnica lograda solamente para la sustitución de importaciones y para el consumo doméstico, sino que presenta características innovadoras que no tienen otros radares modernos. Estas características pueden resultar atractivas para países en vías de desarrollo. Ellas son:

• El diseño de todos los circuitos electrónicos es propiedad intelectual cubana y está basado en soluciones de hardware libre y abierto. Para cada elemento se pueden usar 2, 3 y hasta 4 componentes de diferentes fabricantes sin hacer cambios de cableado. La mayoría de los componentes son de amplio uso en la industria, producidos por muchos fabricantes, para eludir la dependencia a uno solo.
• Se proporcionan todos los planos y esquemas de interconexiones, así como una guía para las reparaciones de forma abierta y libre.
• La demanda de potencia ha sido reducida a menos de 3.3 kW, en tanto cualquier radar de similares características demanda 30 kW o más. El prototipo de radar cubano, funcionando en modo Doppler de forma continua, demanda menos de 58 kWh en 24 horas. Este bajo consumo le permite ser alimentado a partir de fuentes renovables.
• Tiene un sistema protegido de alimentación ininterrumpida que le permite mantenerse en funcionamiento aun con tormenta eléctrica severa sobre la estación. Este sistema ha sido probado exitosamente no solo en el prototipo, sino también en los radares de Casa Blanca, Pico San Juan y Pilón, en los cuales las descargas eléctricas por rayos son muy frecuentes e intensas, sin que se hayan reportado daños a estos radares desde 2010.
• El sistema de control del radar está basado en un software libre y abierto, de gran flexibilidad para trabajar con componentes de control de diversos fabricantes sin cambios en el programa. Se trata de una aplicación cliente/servidor que permite el control y monitoreo de la operación del radar desde cualquier punto de la red corporativa. Este sistema ha mostrado su eficacia durante 20 años de explotación asimilando varias generaciones de hardware de control.
• Para el procesamiento masivo de la información se emplea el sistema más avanzado del mundo, desarrollado para la red de radares del Servicio Meteorológico de los EE.UU., actualmente software libre y abierto. Este software implementa algoritmos desarrollados y probados por numerosas instituciones de los EE.UU. a lo largo de más de 30 años. La adaptación cubana permite hacerlo funcionar con cualquier tipo de radar.
• La presentación de la información procesada se hace por medio de una aplicación WEB interactiva. No hay límites de usuarios y la información se disemina de forma instantánea a todos. Desde 2010, la información procesada de los ocho radares meteorológicos cubanos se muestra en la WEB interna y está disponible para todas las dependencias y estaciones del sistema del Instituto de Meteorología, en tiempo real.
• Para el análisis interactivo de la información, el prototipo de radar cubano ha asimilado las mejores aplicaciones de software libre del mundo (TITAN, IDV, CVG), que están en explotación con los datos de este radar desde el 2012, fecha en que fue inaugurado el prototipo de radar cubano.
• Para el análisis de la información de radar se emplea, en todas las dependencias del Instituto de Meteorología, una aplicación de escritorio, propiedad intelectual cubana, adaptada a las necesidades del servicio y la investigación. Esta aplicación, entre otras cualidades distintivas, permite el seguimiento de la trayectoria del avión empleado para la lluvia provocada y permite el guiado del avión hacia las zonas de interés para la siembra de nubes, así como el seguimiento y estudio en tiempo real de la nubosidad y la lluvia en las zonas de trabajo.
• Emplea un sistema de servicio técnico que requiere bajos inventarios de partes y piezas, basado en técnicas de gestión de riesgo. Este sistema tiene una probada eficacia que ha permitido al Instituto de Meteorología mantener en funcionamiento radares que tienen entre 35 y 45 años de explotación, a pesar del feroz bloqueo de los EE.UU. sobre los componentes relacionados con radar. Este sistema está orientado a la independencia tecnológica con cualquier fabricante o país específico.
• A diferencia de cualquier otro fabricante de radar, que entrega solamente un software de procesamiento, el prototipo cubano adiciona un sistema de análisis e interpretación de la información de radar “llave en mano”. Es decir, que no termina al entregar numerosas imágenes a los meteorólogos, sino que cierra el ciclo para entregar a los meteorólogos un producto de alto valor agregado. El resultado de este análisis son unas pocas imágenes de radar anotadas con información adicional sobre movimiento, tendencia, probabilidad de tormenta y otras informaciones de interés para diferentes usuarios. Este sistema de análisis está en explotación en Cuba desde 2009.
• Para el prototipo de radar cubano se creó un sistema de gestión ambiental que incluye una metodología para lograr la operación ambientalmente segura del equipo, minimizando los niveles de potencia de microondas en el entorno cercano para que estén por debajo de las normas establecidas por los organismos rectores. Este sistema ha probado su eficacia en localizaciones densamente pobladas como las de los radares de Camagüey y Casa Blanca.
• El costo total de este radar está por debajo de un tercio del precio más bajo de un radar moderno de las mismas características.
• Este radar, a semejanza del MRL-5 que se usó como base para fabricarlo, trabaja simultáneamente en dos longitudes de onda (3 y 10 cm), Doppler en ambas longitudes de onda, lo que hace que en el momento actual sea un radar con prestaciones únicas en el Trópico.

Un producto... ¿comercializable?

El mercado de la venta de radares o modernización de radares viejos está dominado por tres firmas: Enterprise Electronics Corporation de Estados Unidos, SELEX-Electronic Systems de Alemania y Vaisala de Finlandia. Existe un grupo de firmas de menos envergadura que eventualmente compiten en cualquier licitación. Difícilmente el Instituto de Meteorología pueda competir con éxito por un contrato de fabricación de un radar e incluso de modernización de un viejo radar, independientemente de la probada calidad del prototipo cubano, demostrada ya en más de 5 años de explotación para el servicio cubano.

He participado como asesor en varios procesos de otorgamiento de licitación en varios países de la región y además hemos intentado competir en dos licitaciones en otros países, sin éxito. Veamos en qué se basa mi afirmación:

• Las fábricas productoras de radares, originalmente firmas independientes, ahora están subordinadas a consorcios mayores, que les permiten enfrentar con éxito las costosas inversiones iniciales de su participación en las licitaciones, que posteriormente se recuperan (con ganancia) cuando se finaliza la venta de los radares. En cambio, el Instituto de Meteorología carece de los fondos iniciales necesarios para para participar en una licitación.
• Los productores de radares disponen de enlaces sólidos con un conjunto de productores primarios de diferentes países a partir de los cuales ensamblan sus radares, y que por ser repetitivos consiguen precios preferenciales. El Instituto de Meteorología carece de mecanismos de compra que aseguren la adquisición rápida de los suministros necesarios para fabricar un radar, cuando se consiguen hay que pagar precios unitarios, sin descuento. A esto se añaden las conocidas restricciones que impone el bloqueo de los Estados Unidos a Cuba que entorpecen, dilatan en el tiempo, y encarecen la compra de las partes y componentes.
• Generalmente los países que habrán de adquirir un radar exigen a las firmas oferentes que estén representadas en el país por firmas locales, que den el frente a la licitación en alianzas temporales con los productores. El Instituto de Meteorología solamente podría ser representado por las empresas del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA): Inversiones GAMMA S.A. y EMIDICT, que no están diseñadas para una operación de este tipo. Inversiones GAMMA S.A. exporta el conocimiento de especialistas, pero solamente lo relacionado con la fuerza de trabajo. EMIDICT por su parte, está encargado de la compra de todo el equipamiento para las instituciones CITMA, y para la venta de determinadas producciones del CITMA; pero carece de mecanismos ágiles para competir en una licitación para la venta de un producto que aún no ha sido fabricado.
• Las firmas productoras de radares disponen de certificaciones internacionales de todo el proceso de producción acorde a las Normas ISO, porque llevan años ejecutándolo. El Instituto de Meteorología no dispone de certificaciones de estos procesos, aun cuando haya logrado un prototipo de alta calidad, porque solamente ha construido un prototipo.
• Generalmente, los países que abren licitación exigen a las firmas concurrentes que incluyan en la venta todo lo relacionado con la obra civil donde se va a instalar el radar. Esto exige a las firmas disponer de especialistas competentes que puedan subcontratar en el país a las empresas de construcción y servicios que les garanticen una obra civil con todos los servicios de suministro de energía eléctrica, viales y comunicaciones y una calidad a la altura de su radar. Obviamente el Instituto de Meteorología no puede asumir este desafío y difícilmente lo puedan enfrentar GAMMA y EMIDICT, que son las empresas del CITMA que pueden exportar bienes y servicios de la ciencia.
• Por último, debo mencionar que generalmente a los oferentes se les exige que muestren al menos TRES proyectos exitosos de fabricación de radares, en tanto el Instituto de Meteorología solo puede documentar el prototipo fabricado en Camagüey, en el que el beneficiario y el fabricante coinciden en ser parte de una misma organización.

Oportunidades

Por lo dicho anteriormente podría parecer que no hay ninguna oportunidad para colocar los servicios de excelencia que ha desarrollado el Instituto de Meteorología en materia de radares. Sin embargo, el Centro de Radares en los últimos 15 años ha exportado numerosos servicios. Es cierto que no hemos podido vender un radar completo; pero se han exportado soluciones parciales de hardware y se ha instalado software, se han prestado diversos servicios de asistencia técnica, asesoría y entrenamientos. Todo esto ha sido transferido a países tan diversos como Sudáfrica, Venezuela, Colombia, Honduras, Rusia, Nicaragua, Guatemala y Costa Rica. En algunos casos de accidentes de aviones y barcos perdidos se ha brindado un servicio especial de información de radar a países vecinos. Se han empleado diferentes modalidades de colaboración que han reportado beneficios en el orden de un poco menos de medio millón USD en los últimos 15 años.

Entre los servicios brindados, que se pueden continuar exportando, puedo mencionar los siguientes:

• Asesoría para la selección de las posiciones para ubicar los radares y elaboración de los términos preliminares para la compra de los mismos.
• Asesoría técnica y jurídica en todo el proceso de licitación (redacción de los términos de referencia, asesoría en el otorgamiento y asesoría en la firma del contrato).
• Asesoría en las pruebas en fábrica y las pruebas en el sitio para recibir los radares comprados como contraparte de los fabricantes.
• Entrenamientos y asesoría para la explotación de la información de radar.
• Instalación de software libre para el procesamiento de la información de radar y entrenamiento en su empleo.
• Exportación de soluciones técnicas de hardware para modernizaciones parciales.
• Asesoría y entrenamiento en el servicio técnico de radar.
• Ejecutar trabajos de mantenimientos parciales y reparaciones.

Si bien el Instituto de Meteorología carece de los mecanismos propagandísticos de las grandes firmas, sí tiene un prestigio muy bien ganado por mantener en funcionamiento radares que actualmente llevan entre 35 y 45 años de fabricados. Estos radares modernizados permiten intercambiar su información con los países de nuestra área geográfica. Esto es especialmente notable en los casos de huracanes y tormentas tropicales que atraviesan el área de cobertura de nuestros radares y eso también ha contribuido grandemente al prestigio cubano.

Creo firmemente que hay oportunidades de fabricar un radar para otro país, pero la vía no va a ser triunfar en una licitación abierta. A mi entender solamente podrían prosperar dos modalidades:

• Participar asociado a una firma extranjera que se haga cargo de todo el proceso de licitación. Nosotros, subcontratados, aportaríamos el know-how, es decir el diseño del radar y la mano de obra para su fabricación, montaje y puesta en marcha, así como los servicios de garantía y la instalación y puesta a punto de todo el software. La firma se encargaría de la compra de todos los componentes solicitados según el diseño cubano y del proceso de licitación, con todo lo que este proceso implica. A partir de los precios que pongamos a nuestros servicios y de lo que les cueste comprar los componentes, la firma representante pondría el precio de cara a la licitación y estoy seguro de que sería mucho más bajo que el de cualquiera de las grandes firmas.
• Fabricar un radar de bajo costo para algún país subdesarrollado, con financiamiento de algún programa de internacional relacionado con la meteorología y el cambio climático, a través de organizaciones como el PNUD. En este caso, la organización se encargaría de la compra de todo lo necesario según el diseño proporcionado por Cuba y además se encargaría del pago de la mano de obra y los gastos en el país.

Así pues, creo que tenemos el deber moral de usar la experticia adquirida en beneficio económico del país.

¿Por qué no debe Cuba comprar radares meteorológicos?