Los perfiladores de velocidad del sonido (SVP) miden o calculan la velocidad del sonido a lo largo de la columna de agua para facilitar la realización de mediciones precisas mediante sonar, hidrografía y acústica submarina. Los sistemas abarcan desde sensores compactos de velocidad del sonido para vehículos submarinos autónomos (AUV), vehículos teledirigidos (ROV), planeadores submarinos y vehículos submarinos no tripulados (USV), hasta instrumentos portátiles, de caída libre, desplegados desde embarcaciones y fijos.
Esta categoría presenta a los principales proveedores de sensores y perfiladores de velocidad del sonido, que facilitan la corrección de ecosondas, la cartografía del lecho marino, el posicionamiento acústico, los estudios medioambientales y el análisis de la columna de agua.
Equipos hidrográficos y oceanográficos para embarcaciones de superficie no tripuladas y autónomas y vehículos submarinos
Equipos de prospección hidrográfica: ecosondas multihaz, sonares de barrido lateral, sensores de velocidad del sonido y perfiladores
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Los perfiladores de velocidad del sonido (SVP) miden o calculan la velocidad del sonido a lo largo de la columna de agua, proporcionando datos que pueden utilizarse para mejorar la precisión de los sistemas hidrográficos, oceanográficos y acústicos submarinos. Dado que la velocidad del sonido varía en función de la temperatura, la salinidad y la presión, es fundamental disponer de un perfil preciso de la velocidad del sonido en todos aquellos casos en que las mediciones con sonar dependan de la propagación de la energía acústica a través del agua de mar.
Un perfilador de velocidad del sonido, conocido comúnmente como SVP, puede medir la velocidad del sonido directamente o calcularla a partir de parámetros medidos, como la temperatura, la conductividad y la presión, derivándose la salinidad de la conductividad. La tecnología moderna de los SVP abarca desde sensores compactos en plataformas autónomas hasta sondas portátiles y sistemas de perfilado desplegados desde buques. La configuración adecuada depende de la profundidad del estudio, la precisión requerida, el método de despliegue, la frecuencia de muestreo, los requisitos de calibración y el equipo acústico compatible.
Perfilador de velocidad del sonido SVP1500 de Hydro-Tech
Los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los planeadores submarinos pueden llevar sensores SVP compactos para recopilar datos de velocidad del sonido como parte de una misión. La integración directa de un sensor de velocidad del sonido en una plataforma autónoma puede aumentar la cobertura espacial de las mediciones medioambientales y reducir la dependencia de los lanzamientos desde embarcaciones. El tamaño, el peso, el consumo energético, la frecuencia de muestreo, la profundidad nominal, la precisión del sensor y la interfaz de datos son factores especialmente importantes a la hora de seleccionar la instrumentación para un AUV o un planeador submarino.
Los vehículos teledirigidos (ROV) pueden utilizar sondas de velocidad del sonido integradas para caracterizar las condiciones acústicas locales durante operaciones de inspección, intervención, construcción y prospección. Las mediciones recogidas cerca del vehículo pueden servir de apoyo a los sistemas de sonar situados en torno a las infraestructuras submarinas. La integración en un ROV también puede permitir que los datos de velocidad del sonido se transmitan a la superficie a través del enlace de comunicaciones del vehículo para su monitorización, registro o procesamiento.
Las embarcaciones de prospección tripuladas y los vehículos de superficie no tripulados (USV) pueden albergar tanto equipos de perfilado como medidores de velocidad del sonido de funcionamiento continuo. Los sensores montados en superficie miden las condiciones en el cabezal del sonar, mientras que los perfiladores desplegables captan las variaciones a lo largo de toda la columna de agua. En los USV, el despliegue automatizado y la transferencia de datos pueden permitir que las mediciones de SVP formen parte de un flujo de trabajo hidrográfico autónomo más amplio.
Los SVP portátiles están diseñados para operaciones de campo en las que el equipo debe transportarse con facilidad y desplegarse desde pequeñas embarcaciones, muelles, emplazamientos costeros o buques de prospección de mayor tamaño. Estos instrumentos suelen combinar la medición de la profundidad con la velocidad del sonido directa u otros sensores ambientales. Una sonda portátil de velocidad del sonido puede resultar útil para lanzamientos manuales repetidos y para equipos de prospección que operan en múltiples ubicaciones. El estado de calibración, el estado de los sensores y una velocidad de descenso controlada son factores importantes para obtener un perfil representativo.
Los SVP desplegables se bajan o se dejan descender a través de la columna de agua mientras registran mediciones a profundidades sucesivas. Los sistemas de caída libre permiten acelerar los lanzamientos repetidos, aunque los métodos de despliegue y recuperación varían según el sistema. La elaboración rápida de perfiles puede resultar especialmente valiosa durante operaciones hidrográficas en zonas donde la estratificación, la aportación de agua dulce, el intercambio de mareas o las condiciones de temperatura cambiantes hacen que la velocidad del sonido en el agua varíe significativamente con el tiempo.
Los sensores fijos de velocidad del sonido proporcionan mediciones repetidas o continuas en una ubicación específica. Pueden instalarse en cabezales de sonar, cascos de buques, estructuras submarinas, estaciones de monitorización o plataformas oceanográficas de larga duración. A diferencia de un perfilador de profundidad total, un sensor fijo de velocidad del sonido mide las condiciones en un único punto, por lo que estos instrumentos suelen utilizarse junto con perfiles periódicos de la columna de agua cuando la variación vertical de la velocidad del sonido es significativa.
Los levantamientos hidrográficos constituyen una de las principales aplicaciones de los perfiladores de velocidad del sonido. Las ecosondas multihaz y monohaz determinan la profundidad a partir del tiempo de propagación acústica, por lo que es esencial conocer con precisión la velocidad del sonido para convertir dicho tiempo en distancia. En el caso concreto de los sistemas multihaz, los cambios en la velocidad del sonido a lo largo de la columna de agua pueden refractar los haces acústicos y alterar la posición calculada de los sondeos del fondo marino. Los datos de los perfiladores de velocidad del sonido (SVP) permiten que el software de levantamiento compense estos efectos en la trayectoria de los haces y contribuyen a obtener resultados batimétricos más fiables.
Sensor de velocidad del sonido de AML Oceanographic
Un medidor de velocidad del sonido cercano a la superficie también puede proporcionar mediciones en torno al transductor que sirvan de apoyo para la orientación del haz y los cálculos acústicos iniciales. Los perfiles completos de la columna de agua siguen siendo importantes, ya que las condiciones de la superficie por sí solas no pueden describir las termoclinas más profundas u otros gradientes verticales. Los perfiles también deben estar marcados con la fecha y la hora, posicionados, sometidos a un control de calidad y asociados a los datos de prospección correspondientes.
Los perfiladores de velocidad del sonido facilitan la cartografía del lecho marino en entornos costeros, mar adentro, portuarios y de aguas interiores. Unos datos de perfil precisos pueden mejorar las mediciones de sonar utilizadas para cartografiar la morfología del lecho marino, los canales de navegación, las zonas dragadas, las obras de construcción y los corredores de infraestructuras marítimas. Los topógrafos pueden recopilar perfiles a intervalos planificados o en respuesta a las condiciones ambientales cambiantes que se encuentren durante las operaciones.
En el caso de los proyectos de energía en alta mar y de construcción marina, es especialmente importante disponer de información fiable sobre la velocidad del sonido cuando es necesario comparar levantamientos repetidos o cuando las mediciones acústicas se integran con sistemas de posicionamiento de alta precisión. Una perfilación adecuada ayuda a distinguir las características reales del lecho marino de los artefactos causados por las variaciones en la propagación acústica.
Los científicos oceánicos utilizan los datos de velocidad del sonido tanto para respaldar el funcionamiento de los instrumentos acústicos como para caracterizar la estructura física de la columna de agua. Los cambios en la temperatura, la salinidad y la presión influyen en el perfil de velocidad del sonido (SVP) del agua y pueden indicar la presencia de capas diferenciadas, procesos de mezcla, influencia de agua dulce u otras condiciones ambientales. Cuando la velocidad del sonido se calcula en lugar de medirse directamente, la precisión y la calibración de los sensores subyacentes afectan al perfil resultante.
Las sondas de velocidad del sonido también pueden facilitar las operaciones de inspección y monitorización submarinas que implican el uso de sonares de imagen, posicionamiento acústico e instrumentos relacionados. En el caso de los estudios de infraestructuras, esta información puede ayudar a mantener la coherencia entre las observaciones recopiladas a diferentes profundidades, ubicaciones o momentos.
La velocidad del sonido no es constante en todo el océano. La temperatura, la salinidad y la presión varían con la profundidad y la ubicación, lo que produce gradientes de velocidad del sonido que pueden desviar las trayectorias acústicas mediante refracción. Por lo tanto, un perfil concreto puede perder representatividad a medida que una embarcación se adentra en una masa de agua diferente o cuando las condiciones meteorológicas y de las mareas alteran el entorno local.
La frecuencia de los perfiles debe reflejar los requisitos de precisión del estudio y el ritmo de los cambios ambientales. Las termoclinas pronunciadas, la desembocadura de ríos, la mezcla en los estuarios y el calentamiento estacional pueden hacer necesarios lanzamientos adicionales. El software SVP puede ayudar a revisar los perfiles, identificar lecturas inusuales, gestionar conjuntos de datos y aplicar los perfiles adecuados durante el procesamiento de los datos acústicos. El control de calidad también debe tener en cuenta la deriva de los sensores, las incrustaciones, las desviaciones de presión y los gradientes poco realistas.
La tecnología SVP se centra cada vez más en la automatización, la integración y las mediciones ambientales durante operaciones de prospección no tripuladas y de alta eficiencia. Varias áreas son relevantes para los futuros sistemas de perfilado de la velocidad del sonido:
Estos avances están ampliando el papel del perfilador de velocidad del sonido, que pasa de ser un instrumento independiente a convertirse en un componente integrado de los sistemas hidrográficos y oceanográficos autónomos.
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