¿Un nuevo sistema de comunicación para monitorizar el medio ambiente submarino?

 

 

La comunicación inalámbrica forma parte de nuestras vidas de una manera tal que sin ella no podrían entenderse hoy la actividad y las relaciones entre humanos. Esa realidad se ha instalado en la cotidianidad del entorno terrestre pero, ¿qué hay de los océanos?

 

Bajo el mar hay ya miles de kilómetros de cableado submarino que conectan prácticamente todo el mapa planetario y hacen posible la comunicación telefónica y a través de Internet. Sin embargo, los sistemas de comunicación bajo el océano están aún muy por detrás de la tecnología terrestre. Una red de sensores de comunicación basado en las ondas electromagnéticas podría ser la alternativa al menos para las aguas menos profundas que se extienden a lo largo de las zonas costeras.

 

Ingenieros de Telecomunicación de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) junto a científicos de Plocan (Plataforma Oceánica de Canarias) trabajan desde hace año y medio en idear ese sistema, que pueda validarse como la puerta a un medio de comunicación inalámbrico bajo el mar, en el proyecto Underworld financiado a partes iguales por fondos del Plan Nacional de I+D+i y de la Unión Europea.

 

Teniendo en cuenta que los océanos cubren más del 70% de la superficie terrestre y que sus profundidades permanecen en buena parte inexploradas y que, además, atesoran una fuente de recursos de todo tipo para el futuro del hombre, se convierte en un tema principal poder disponer de un modelo de comunicación capaz de realizar tareas de control y vigilancia medio ambiental para preservar la biodiversidad marina.

 

Los vertidos de fuel en las costas españolas se han convertido en algo frecuente en los últimos tiempos. Hace menos de un año el pesquero Oleg Naydenov, que transportaba más de 1.400 toneladas de combustible, se hundió en el puerto de Las Palmas y contaminó el mar de Canarias. Un sistema de señalización que alerte de este y otro tipo de episodios que tienen impacto en el medio ambiente resulta, pues, más que deseable.

 

Retos

Por eso el reto de Underworld es un desafío para los ingenieros del proyecto. “Hay una necesidad de monitorización ambiental, sin duda, en vertidos y otros incidentes que pueden afectar a las zonas costeras”, explica Santiago Zazo, profesor e investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de la UPM y coordinador del proyecto.

 

Las comunicaciones submarinas siempre se han basado en las señales acústicas pero estas son un problema cuando las aguas son muy poco profundas ya que producen una distorsión bastante severa que provoca que los sistemas funcionen de manera deficiente.

 

Desechado este tipo de señales, los ingenieros también pensaron en las ópticas que tuvieron igualmente que descartar porque los emisores de luz bajo el agua no tienen un funcionamiento sencillo y este se altera si el agua está turbia.

 

Así que escogieron las electromagnéticas y empezaron un largo aprendizaje que les ha llevado los últimos meses. “El proceso ha supuesto una evolución de nuestra percepción del mundo de las comunicaciones y a día de hoy tenemos la confianza de que esta tecnología puede ser una buena candidata para aplicaciones de monitorización ambiental submarina en aguas someras”, dice Zazo.

 

Con todo la comunicación electromagnética, la clásica y convencional en el medio terrestre, no termina de cuajar en el medio submarino. “Pero la tecnología avanza y las posibilidades técnicas aumentan para desarrollar sistemas que hasta hace una década eran impensables”, destaca Iván Pérez, profesor e investigador de la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Electrónica de la ULPGC.

 

Pérez, responsable de Underworld en la Universidad grancanaria y subdirector del Instituto para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación en Comunicaciones (IDeTIC), destaca la oportunidad que conceden en la actualidad las redes de sensores inteligentes. “Son pequeños dispositivos que se van comunicando entre sí creando un entramado. En una comunicación submarina en la que el radio de acción es de 20 o 30 metros, en aguas de poca profundidad, encaja perfectamente”.

 

EQUIPO IVAN

El equipo del proyecto en la ULPGC: Gara Quintana, Eugenio Jiménez (c) e Iván Pérez. No están en la foto Pablo Dorta, Juan Domingo Santana y Pablo Mena / C.S.

Partiendo de que no hay muchos sistemas de comunicaciones electromagnéticos submarinos descritos y que tampoco hay consenso en la literatura científica, los investigadores de Underworld se propusieron explorar la posibilidad de idear dispositivos capaces de trabajar en red, bajo aguas someras y de cercanía a la costa con un uso inicialmente medio ambiental.

 

Pero ¿cómo lograr que la red funcionara y transmitiera la información deseada? Los ingenieros se pusieron a trabajar en el diseño de un primigenio set de medida con dos cápsulas (una para emitir la señal, la otra para recibirla) y una antena magnética a la manera de un banco de laboratorio bajo el agua.

 

 
 
Ensayos

Protegiendo convenientemente el instrumental del efecto del mar empezaron los ensayos. Hasta ahora se han realizado 22 sesiones y solo a partir de las tres últimas empezaron a aparecer resultados. Paralelamente, el set de medida fue modificado en cinco ocasiones hasta conseguir uno plenamente operativo.

 

“Ya hemos hallado el sistema y ahora sabemos cómo comunicarnos. Estamos trabajando para una distancia de 8 metros porque los equipos que utilizamos son de muy baja potencia. Aunque eso no es relevante porque es proporcional: si se aumenta la potencia se incrementa la distancia”, explica el ingeniero de la ULPGC.

 

Las transmisiones, en ensayos que en principio se realizaron en una piscina de Plocan y las restantes en un pantalán del puerto de Taliarte, son a 0,1 vatio de potencia y llegan a 8 metros. Los equipos comerciales diseñados en Escocia, del escaso instrumental construido en el mundo, lo hacen a 30 vatios o, lo que es lo mismo, a 300 veces más potencia que la que están probando los investigadores de Underworld.

 

¿Qué aplicación tendría este sistema de comunicación electromagnética bajo el mar? Como se ha señalado, la esencial sería el control medio ambiental. “En tierra se dispone de red de sensores que te ayudan a monitorizar esos aspectos. Queremos utilizar esa misma filosofía en el fondo del mar”, señala Santiago Zazo. Y no sería entre dos nodos sino mediante una auténtica red de sensores submarinos. “Podría controlarse la calidad del agua, la presencia de elementos químicos de manera que uno de esos sensores, ante cualquier alteración, pudiera lanzar la voz de alarma y esta fuese transmitida por la red hasta llegar a tierra, en donde se tomarían las decisiones para controlar el episodio, por ejemplo, de un vertido”.

 

El proyecto concluye este año pero de aquí a que finalice 2016 los ingenieros se proponen construir una serie de prototipos que puedan ser desplegados en el mar. “Tenemos que comprobar si la red sería operativa; diseñar prototipos que sean emisor y receptor de las señales y trasladar la experiencia de otros sistemas terrestres al medio submarino”.

 

Después quedará presentar los resultados de un proyecto que “aborda por primera vez en España un problema de esta envergadura”, afirma el coordinador de Underworld. “Creemos que hemos hecho una labor muy importante, un proceso de aprendizaje que necesita tener continuidad en otro proyecto, prolongación de este, para probar más nodos y comprobar la funcionalidad de la red”. Serían otros tres años de investigación para validar si el sistema es adecuado o no y, si el resultado fuera positivo, transferir el conocimiento a empresas para crear la versión industrial. Un segundo reto.

 

 

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