ECOSONDA Cervantes Avila Gustavo
INTRODUCCIÓN Una ecosonda o sonda es un equipo esencial para la navegación segura, ya que detecta los objetos sumergidos emitiendo pulsos sónicos que envía el transductor, el cual se instala en el casco o se hace descender hasta la profundidad deseada a fin de medir los ecos reflejados. Por lo que en la pesca es necesario la implementación de una ecosonda que indique al usuario un buen número de detalles batimétricos sobre el terreno y sobre la tipología del fondo, la presencia de rocas, arrecifes coralinos, bancos de peces peces,, rest restos os de naufr naufrag agios ios,, embar embarcac cacio iones nes hund hundida idas s y otros otros objet objetos os que que pudieran representar un riesgo pero que no constan en las cartas.
El desarrollo que ha alcanzado la electrónica en estos últimos años, ha bajado los costos costos y mejor mejorado ado notab notable lemen mente te la calid calidad ad de los equip equipos os.. Actu Actualm almen ente te los métodos acústicos más modernos y sofisticados, permiten evaluar la ictiomasa por clases de tamaño en base a la intensidad de reflexión, conectando a la ecosonda, para el análisis de la información, una computadora y un ecointegrador.
1. Ante Anteced cedent entes es de la Ecos Ecoson onda da . La prime primera ra ecos ecoson onda da dedic dedicad ada a espe específ cífica icamen mente te a la pesca pesca profe profesio siona nal, l, la comercializó Simrad en 1957. Con ello se ponía al alcance de los profesionales un sistema que les indicaba la profundidad, los perfiles del fondo marino e incluso la prese presenc ncia ia de peces peces.. Como Como es norma normal, l, las prime primeras ras ecoso ecosonda ndas s prese present ntaba aban n algunas carencias, su alcance era más bien corto y los resultados no eran siempre fiables. Simrad lo asumió y concentró sus esfuerzos en mejorar la potencia y su eficacia.
2 Paralelamente, Simrad trabajaba a fin de mejorar la presentación de las lecturas que, lógicamente, eran en blanco y negro y sobre papel. También se hizo necesario diseñar unidades que fuesen físicamente lo suficiente pequeñas como para instalarlas en la cabina y que pudiesen manejarse incluso llevando gruesos guantes de trabajo. Estos aspectos hicieron que las primeras sondas Simrad destacasen por ser menos profundas y disponer de amplios y cómodos teclados y mandos.
2. Principios Generales Un pulso de sonido es transmitido desde un transductor, ubicado bajo el casco del buque, en dirección vertical hacia el fondo. Al alcanzar el fondo, una parte del pulso rebota y es reflejado hacia el buque, que al llegar a éste puede ser mostrado gráficamente sobre un registrador de papel. Una aguja rotativa, llamada estilo, marca el momento de transmisión del pulso del transductor. Es importante comprender que una ecosonda no mide la profundidad directamente, sólo el intervalo de tiempo entre la transmisión y la recepción del pulso de sonido. Por lo tanto si la fórmula usada para determinar la velocidad de sonido es incorrecta o el intervalo de tiempo es inexacto, entonces la profundidad del agua registrada también será incorrecta.
Figura 1. Esquema sobre el funcionamiento de la ecosonda
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3. Características de la ecosonda 3.1.
Escalas
La ecosonda es un equipo que trabaja con dos escalas independientes: una la velocidad del papel registrador que es proporcional a la distancia recorrida y la otra la de profundidad. Para la aplicación de este método es necesario contar con equipos que tengan altas velocidades de papel del orden de 25 a 30 mm por minuto. Esto permite realizar registros relativamente grandes en ambientes pequeños. La escala de profundidad es graficada por el estilo a lo ancho de la faja de papel. Actualmente hay equipos adecuados a ambientes de escasa profundidad (4 m de profundidad en 10 cm de papel).
3.2.
Longitud de pulso
Generalmente en los equipos pequeños no puede ser modificada por el operador y constituye un punto clave en la discriminación de los peces. La duración del pulso es el tiempo que el transductor vibra (durante la transmisión) y puede variar según los equipos entre 0,1 ms (milisegundo) a 0,6 ms y ocasionalmente 1 ms. La velocidad de propagación del sonido en el agua, es de aproximadamente 1 500 m/seg y según la duración del pulso, genera longitudes de pulso entre 0,15 m a 1,5 m. En consecuencia, dos peces que estén a una distancia en profundidad menor o igual a la longitud de pulso, aparecerán como uno solo. De esto, se deduce que es preferible disponer de equipos de corta longitud de pulso.
3.3.
Frecuencia
Frecuencia se refiere al número de ondas de sonido que salen del transductor en cada segundo. Las ondas de sonido están formadas por pulsos de baja y alta presión que viajan a través de un medio determinado. La longitud de onda del sonido está definido como la distancia entre dos pulsos sucesivos de alta presión o dos pulsos sucesivos de baja presión. Por ejemplo cuando un pulso eléctrico se aplica a un transductor de 200 KHz el elemento vibra a una frecuencia de 200.000 ciclos por segundo, es decir 200.000 ondas de sonido individuales son transmitidos desde el elemento en cada segundo.
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3.4.
Dos frecuencias
Para aplicaciones recreacionales y deportes de pesca el uso de ambas frecuencias ofrece el equilibrio ideal de rendimiento en aguas superficiales y aguas profundas. La frecuencia de 200 KHz produce imágenes nítidas en aguas poco profundas mientras que los 50 KHz permiten “ver” a más profundidad. Además existen ecosondas con otras frecuencias para aplicaciones de pesca en frecuencias de 28, 88,107 y 120 KHz.
3.5.
El ancho de Haz
El ancho de haz de un transductor es un valor numérico que describe el ángulo efectivo de la onda sonora. Este valor se define como el ángulo entre el total de puntos en los que la energía acústica se ha reducido a la mitad de su valor máximo, que se conocen como-3dB puntos. Este valor es importante porque determina la zona en la que su ecosonda será capaz de “ver”. Como la frecuencia aumenta el haz se hará más estrecho, similar a centrar el haz de una linterna.
A medida que ajustes la lente, el haz de luz se centra y cubre un área más pequeña, entregando más energía la blanco (objetivo). Esto es más una función del diseño del transductor en lugar de una propiedad inherentes de la frecuencia. Recuerde que
a frecuencias de longitudes de onda bajas pueden “ver” más
profundo en el agua. A frecuencia altas mejores vistas superficiales, etc.
4. Ecosonda monohaz Este tipo de instrumento electrónico tiene un transductor que genera un solo pulso acústico (toda la energía acústica que se transmite está confinada a un solo haz que tiene una forma parecida a un cono) que llega hasta el suelo marino, con lo que no es posible obtener el cien por ciento de cobertura del fondo, siendo necesario hacer líneas a cierta distancia sin poder conocerse lo que hay entre ellas (sectores sin información).
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5. Ecosonda multihaz La superficie representada del fondo marino no era correcta y, por lo tanto, no se podían explicar algunos fenómenos geológicos y geofísicos. Una de las ventajas en comparación con las monohaz, es que cubren grandes extensiones, minimizan los costes de operación y ganan en rapidez. Este sistema trata de un conjunto de sondas que emiten varios haces angostos de sonido en diferentes direcciones, ordenados en forma de abanico que barren transversalmente en el sentido que avanza la embarcación, a una determinada frecuencia, cubriendo así una mayor zona y posibilitando la corrección de errores mediante la interpolación de los resultados obtenidos.
6. Calibración de la ecosonda Para calibrar la ecosonda se suele ubicar una plancha bajo el transductor, a diferentes profundidades conocidas y calcular así la diferencia o error entre la profundidad real y la registrada por la ecosonda. De este modo se puede, o bien regular la velocidad de trasmisión del sonido por la ecosonda antes de realizar el estudio batimétrico, para minimizar dicho error, o bien, durante el post proceso, corregir los datos de la ecosonda para obtener la profundidad real. Este método de calibración se emplea cuando la zona de estudio no supera los 20 o 30 metros de profundidad. Como método alternativo se puede emplear el perfilador de velocidad del sonido, que permite obtener la velocidad real de propagación del sonido, tanto en zonas someras como en zonas más profundas y calibrar así la ecosonda de nuevo antes de la campaña o bien corregir los datos en post proceso.
7. Transductor El transductor, que está instalado en el fondo de la embarcación, trabaja como un parlante para el transmisor y como un micrófono para el receptor. En la unidad registradora, los ecos son marcados por una pluma o aguja que pasa sobre un papel especial o grabados en cinta magnética para su utilización digital. Como por
6 ejemplo en un sistema de amplificación de audio luego de la conversión de sonido de un micrófono a señal eléctrica es enviada hacia los Parlantes. El transductor recibe los ecos reflejados de los objetos que estas ondas de sonido encuentran y son enviados como una señal eléctrica hacia la ecosonda, luego esta señal es procesada y mostrada como una imagen en la pantalla.
7.1.
Selección de la ubicación de montaje del transductor
En la selección de ubicación de montajes de los transductores puede reducir al mínimo los efectos de ruido generados por los buques de la hélice (s) y el eje (s), para otras máquinas, y otras ecosondas. Cuanto más bajo sea el nivel de ruido, mayor será el ajuste de ganancia que podrá utilizar en la ecosonda. Siempre seleccione una ubicación donde:
•
El agua siempre fluya en todo momento por el transductor y este con un mínimo de turbulencia y burbujas
•
Exista un mínimo de ángulo visible muerto
•
El haz del transductor no se vea dificultada por la quilla o hélice de eje (s) haya suficiente espacio libre en el interior del buque para la alojar la base del transductor, evitar endurecimiento de los pernos de la base.
7.2.
Tipos de montaje del transductor
a) Montaje a través del casco (Through Hull). Ese tipo de instalación exige que se corte un agujero en el casco, por lo que su instalación es relativamente simple.
b) Transom Mount (montaje en popa). El transductor está instalado en la popa, ligeramente por debajo de la línea de flotación. El transductor debe hacer frente a un ligero ángulo hacia adelante a fin de reducir los efectos de la turbulencia del agua y burbujas.
7 c) Sobre el Casco (In-Hull or Shoot-Through). Una tercera opción para montar su transductor es montado sobre casco. La señal del transductor ‘dispara a través de la fibra de vidrio, por lo que no se necesita cortar un agujero en el casco, aunque algunos tipos de casco puede necesitar ser limpios y eliminar cualquier material de flotación.
8. Diferencias entre la ecosonda y el sonar Mientras que el sonar funciona automáticamente, la ecosonda requiere de un operador que esté pendiente del aparato para enviar las señales en la dirección adecuada en búsqueda del "blanco" Otra diferencia entre el sonar y la ecosonda es su movilidad; Mientras que el sonar es instalado de forma fija y permanente en el casco del barco, la ecosonda es un equipo portátil, que se utiliza en embarcaciones relativamente pequeñas, y que por lo general utilizan el sistema sólo para pesca, no para determinación de geología o topografía marina. Sin embargo, para la instalación y correcto funcionamiento de la ecosonda, debe garantizarse su verticalidad, esto requiere una calibración del equipo, cada vez que se pone en operación. Las ecosondas son, por lo general, de menor costo que los equipos de sonar.
