wwwwwwwww...hhhyyydddrrroooaaacccooouuussstttiiicccsss...cccooommm Hydroacoustics

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1.-INTRODUCCIÓN Los métodos de detección han evolucionado de una forma dramática durante los últimos diez años. A principios del siglo veinte el método de sondeo era el escandallo, fue a mediados del siglo 20 cuando se introdujo la tecnología acústica y con el la ecosonda como herramienta hidrográfica. En los años 80 se desarrollaron los primeros multihaces si bien estos eran sobre todo para grandes profundidades donde importaba mas el alcance que la precisión. Fue en los 90 cuando la tecnología multihaz alcanzo su madurez y comenzó a ser usada en aguas someras. Mediante la emisión de múltiples haces (hay casos en los que se llega a los 400 haces o mas) se consigue realizar un barrido de varios metros de ancho en el sentido de la navegación, no como las ecosondas monohaz en donde la cobertura se reduce a la proyección sobre el fondo de una línea que es la trayectoria del barco.

Cuando en 2008 R2Sonic lanzo al mercado la sonda 2024 se produjo un salto cualitativo en las funcionalidades de este tipo de equipo oceanográfico.

El concepto de banda ancha, selección de frecuencia de transmisión por el usuario, la orientación electrónica de los haces, entre otros avances fueron características que la competencia tuvo que implementar para no quedar fuera de juego. R2Sonic sigue siendo a día de hoy la empresa mas innovadora y dinámica en el campo de la tecnología multihaz, con características únicas como la ultra resolución (frecuencia de 700 Khz) el concepto truepix para la caracterización de fondos etc…. Elegir una sonda R2Sonic supone apostar por un sistema modular que es capaz de crecer mediante la modificación del firmware sin tener que modificar, cambiar o añadir piezas o equipamiento adicional.

Hydroacoustics es una firma española fundada en 1997 pero cuyos trabajadores provienen de otras empresas con una gran experiencia en el mundo de la hidrografía / oceanografía. La actividad de HYDROACOUSTICS esta exclusivamente orientada a estos dos campos a diferencia de otras empresas con cierta actividad en este sector cuyo principal mercado suele ser la topografía / telecomunicaciones / instrumentación naval de navegación y cuya implicación con la instrumentación científica es esporádica.

Esto le confiere una especialización que se nota en la profesionalidad de las soluciones ofertadas. Así mismo hay que hacer notar la calidad de las primeras marcas con las que trabaja HYDROACOUSTICS las cuales han sentado algunos de los standares de los métodos hidrográficos usados actualmente. La lista de referencias de suministro es muy amplia incluyendo a:

• Las Principales Constructoras, • Autoridades Portuarias • Universidades • Institutos de Investigación • Armada • Empresas Privadas • Ingenierías • Consultoras

2.-MULTIHAZ <> MONOHAZ La ecosonda multihaz usa el mismo principio tecnológico que la sonda monohaz pero es capaz de determinar profundidades en más de un punto del fondo para un solo disparo acústico. En lugar de calcular un valor de profundidad para el punto que se sitúa justo debajo del barco (monohaz) una ecosonda multihaz puede determinar un amplio perfil de profundidades a lo largo de una línea perpendicular al rumbo que sigue el barco. La ecosonda multihaz emite un abanico acústico que dependiendo del modelo puede llegar a los 160º de cobertura. El avance de la embarcación mientras la multihaz va recolectando datos nos da una franja de alta densidad de datos.

Ventajas en el uso de la tecnología Multihaz: Los datos de profundidad son más precisos que al usar una monohaz. La cobertura de la zona sondada es del 100%. Además de los datos de profundidad tenemos datos de sonar. Los trabajos de campo son más rápidos. Los datos generados son más fiables. La inversión requerida a la hora de abordar la adquisición de una ecosonda multihaz es considerablemente mas grande que en el caso de una ecosonda mono haz, si bien la tendencia a abaratarse hace que muchos usuarios se planteen la opción multihaz. No obstante además de las implicaciones económicas hay que considerar otros parámetros que también juegan en esta valoración.

- TIEMPO: Un claro ejemplo es el concepto productividad, así el tiempo empleado por una ecosonda mono haz en realizar una batimetría se puede reducir por varias decenas de veces utilizando una ecosonda Multihaz. - COBERTURA: Mientras que la ecosonda mono haz solo cubre un dato por pulso transmitido la ecosonda multihaz puede llegar a cubrir hasta 250 datos o puntos por pulso transmitido. Esto implica que mientras con una mono haz hacemos líneas entre las cuales hay objetos que puede que no detectemos con una multihaz no hay huecos en los datos. - PRECISION: Teniendo en cuenta que una ecosonda multihaz viene acompañada de una serie de periféricos (mencionados en el punto anterior) y que los usuarios de ecosondas mono haz no suelen tener en cuenta conceptos tales como cabeceo / balanceo podemos concluir que las correcciones que se aplican a la multihaz reducen los errores que en la mono haz ni tan siquiera se consideran. Véase el ejemplo del grafico en donde se aprecia como debido al cabeceo del barco la posición Gps 1 que se esta aplicando a la sonda 2 no tiene nada que ver con la realidad. - RECOMENDACIONES IHO: En este punto la precisión y resolución requeridas por el IHO (International Hydrographic Organization) es de 0.25 mts a 10 mts de profundidad (ósea el 25 % de la profundidad).

Hoy estos requerimientos son cumplidos por la mayoría de los fabricantes y en algunos casos excedidos. Esta recomendación no solo habla de los errores admitidos en función de la ecosonda usada sino del grado de cobertura requerido en áreas como puertos, áreas de fondeo y canales de navegación con un mínimo de “keel clearance” donde la navegación es crítica.

3.-PERIFÉRICOS NECESARIOS PARA UNA MULTIHAZ Cuando trabajamos con una ecosonda tradicional si las condiciones de mar son minimamente tranquilas y el ancho del haz acústico del transductor no es muy estrecho el único sensor necesario seria el GPS (posicionamiento). Para una ecosonda multihaz los condicionantes son otros Mediante el Sistema de posicionamiento (GPS) situamos en el plano horizontal (X Y) la situación del barco en todo momento y por lo tanto la posición del origen transmisor de los ecos de la multihaz. Partiendo de este punto hemos de procurar corregir todos los movimientos (además del desplazamiento ya detectado por el GPS) a que esta sometido un barco en condiciones de navegación. Los distintos movimientos son: Altura del Nivel del Mar: Ósea las mareas. Hoy día hay soluciones basadas en Gps es decir utilizar el valor de altura proporcionado por el Gps para calcular las variaciones de altura entre la antena Gps y el Geoide. Para ello deberemos contar con un receptor RTK y además tener modelizado el geoide de una forma precisa en la zona donde vamos a trabajar. De lo contrario lo mas recomendable es utilizar el tradicional Mareógrafo. Alteada:

Desplazamiento en el eje vertical, esto es debido a dos causas una con gran impacto dinámico como puede ser el oleaje y la otra es el cambio gradual de altura del nivel del mar por el efecto de la marea, ya comentado en el punto anterior. Para corregir este movimiento se usan sensores de movimiento. Estos son dispositivos que tienen unos acelerómetros y miden a una velocidad de

unos 200 Hz todos los desplazamientos en los tres ejes espaciales, proporcionando esta información al sistema informático el cual se encarga de hacer las correcciones pertinentes. Cabeceo y Balanceo: Son los movimientos angulares que el barco efectúa por culpa del oleaje. Su influencia es muy acentuada pues hacen que el abanico formado por los haces acústicos baile de babor a estribor. Lo mismo es aplicable los bandazos de proa a popa (cabeceo) Al igual que en el punto anterior para la detección y corrección de estos movimientos se usan sensores de movimiento. Guiñada (o caida de proa):

Este movimiento esta producido por dos causas, una de ellas es debida al gobierno propio del barco, es decir el cambio de rumbo producido por el patrón de la embarcación de forma consciente y el otro es el cambio de orientación de la proa a causa de las distintas corrientes que se producen a nivel de la superficie del mar.

Para detectar el rumbo se usa la giroscópica basado en el principio del giroscopio, aparato ideado por Foucault en 1852, consistente en un disco circular que gira sobre un eje libre y demuestra el giro del globo terrestre, hallando cual es su eje de rotación, ósea el norte geográfico. No confundir con el compás magnético, pues este es un dispositivo con múltiples problemas a saber: Información referida al norte magnético y no al geográfico Hay que calibrarlo todos los días Le afectan todos los campos magnéticos cercanos al buque y tiene mucha menos precisión.

Salinidad Hay un factor adicional a corregir. Debido a la salinidad y a la temperatura la velocidad con que se propaga el sonido en el agua varia según las zonas y la profundidad. Así estas variaciones son especialmente drásticas en zonas de intermareales como por ejemplo en desembocaduras de ríos o amplios estuarios (Rías Gallegas) o lugar de transición entre mares (estrecho de Gibraltar ) donde el intercambio de aguas con distinta salinidad y temperatura hace que los haces acústicos varíen su comportamiento dependiendo de la capa que se encuentren en su recorrido en cada momento.

Para ello se usa las sondas “Probe” o SVP (Sound Velocity Profiler). Consisten en un dispositivo que se sumerge mediante un cabo hasta el fondo para después recuperarlo. En el viaje tanto de ida como de vuelta hace una medición de la velocidad del sonido en el agua y lo registra en una memoria interna que luego se vuelca al ordenador de la multihaz. Entonces el software modifica los parámetros de calculo de todos y cada uno de los haces que conforman la multihaz, corrigiendo a lo largo de toda la columna de agua el comportamiento de cada haz.

Esto se suele hacer cada vez que se cambia de zona de trabajo o cambian las condiciones del agua. La SVP no es sino un transductor acústico que a una velocidad de 2 Mhz transmite pulsos a una placa situada a 10 cms del transductor y mide el tiempo que tarda el sonido en ser reflejado. Además posee un sensor de presión que detecta la profundidad a que esta situada la SVP en cada instante. Conclusión:

Una buena instalación que contemple unos periféricos de calidad junto con unos offset (desplazamientos) apropiados y bien calibrados pueden ser la diferencia entre unos datos de calidad o una batimetria inservible.

Batimetria multihaz sin y con correciones

4.-ALGUNOS EJEMPLOS DE APLICACIONES DE LA MULTIHAZ: Arqueología Submarina

Porto Gulio (Baia – Nápoles) en Italia

Antigua ciudad romana hoy sumergida

Omaha Beach: Restos del Desembarco de Normandia

Inspeccion Portuaria

Escollera y muelle de Punta Lucero (Bilbao)

New Docklands(Londres)

Medio Ambiente

Basura en el rio Tamesis (Londres

)

Dragado / Vertido:

Avance en el vertido para la construcción de Palm Island (Abu Dabi)

Huecos dejados por draga de succión

(Puerto de Bilbao)