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ACÚSTICA

Sonidos submarinos

Hidrófonos revelan el paisaje sonoro del fondo del mar

En Laje de Santos, a 20 metros de profundidad, un dispositivo dotado de un hidrófono graba sonidos de barcos y peces

Lúcio Júnior/ Poli-USP En Laje de Santos, a 20 metros de profundidad, un dispositivo dotado de un hidrófono graba sonidos de barcos y pecesLúcio Júnior/ Poli-USP

En el Parque Estadual Marino de Laje de Santos, ubicado en la plataforma submarina a 42 kilómetros de distancia de la costa, está prohibida la pesca. Ese sitio está destinado a la reproducción de organismos acuáticos y solamente se permite el buceo con guías, en días y horarios estipulados. Como no siempre se respeta esa normativa, el equipo del profesor Linilson Padovese utiliza el lugar para testear un dispositivo autónomo de monitoreo acústico submarino instalado en el fondo del mar, que fue ideado en el Laboratorio de Dinámica e Instrumentación (Ladin) de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP). “Hemos detectado, por ejemplo, el ruido de motores de barcos entre las 20:30 y las 23:00. Los pescadores llegan, apagan el motor, se quedan dos o tres horas y se van”, dice Padovese.

El aparato está compuesto por un hidrófono, una especie de micrófono especial que capta ondas sonoras debajo del agua, además de un equipo electrónico de grabación y baterías. “El test en Laje de Santos fue uno de los primeros experimentos que efectuamos con este dispositivo”, dice Padovese. Todo comenzó cuando el investigador se planteó estudiar el procesamiento de señales acústicas marinas, un área aún incipiente en Brasil. “El problema radica en que no existe una fábrica de hidrófonos y equipamientos para hidroacústica en el país y, en el exterior, los ese instrumental tiene un costo que varía entre 5 mil y 30 mil dólares, dependiendo de la configuración y del uso”. Otro inconveniente es que los hidrófonos más sofisticados, al ser de uso militar en buques y submarinos, presentan restricciones comerciales, y las fábricas precisan autorización gubernamental para venderlos.

Por eso, Padovese se propuso desarrollar tecnología propia en esa área. “Ideamos un grabador electrónico, de bajísimo consumo de energía, que registra los sonidos en tarjetas de memoria SD, iguales a las de las cámaras fotográficas, que se instala con pilas alcalinas en un recipiente cilíndrico sellado”, explica. “Construimos algunos modelos que cedimos a grupos de investigación en colaboración y estamos monitoreando experimentalmente los sitios de Laje de Santos y Alcatrazes [un archipiélago en el norte de la costa paulista que forma parte de la Estación Ecológica Federal Tupinambás, donde también está vedada la pesca y la navegación en sus proximidades]”. Estos últimos, disponen de cuatro tarjetas SD con una capacidad de 128 gigabytes (GB) cada una y pilas suficientes para brindarles una autonomía de hasta cinco meses de monitoreo ininterrumpido. “El dispositivo puede programarse para realizar una grabación continua, o bien, predeterminada”, dice. Valiéndose de esa estrategia, se puede mantener el aparato debajo del agua hasta un año. El dispositivo fue testeado conforme a la prohibición hasta los 300 metros de profundidad, pero su instalación y retiro en Laje de Santos y en Alcatrazes fueron efectuadas por buzos, a 20 metros de profundidad.

El conocimiento del horario en que se invade el espacio marítimo del parque marino facilita el abordaje a cargo de las lanchas de fiscalización de la Fundación Forestal, de la Secretaría de Medio Ambiente estadual, que administra el Parque de Laje de Santos, o de la Policía Militar Ambiental. “También hemos pensado en un sistema de monitoreo acústico submarino en tiempo real, mediante la conexión del hidrófono a un dispositivo de transmisión por radio desde Laje de Santos hasta la sede de la fundación en São Vicente [São Paulo]”, dice Padovese.

Para el administrador del Parque de Laje de Santos, José Edmilson Mello Júnior, el hidrófono se revela como algo importante para el control y la protección ambiental. “Ese sitio es una reserva con protección integral y si la guardia detiene un barco, aunque solamente pase con pertrechos de pesca, sus ocupantes pueden sufrir el decomiso de los mismos y recibir una multa”, explica Mello Júnior. Padovese comenta que también pueden registrarse y analizarse varios otros tipos de eventos acústicos, algunos a muchos kilómetros de distancia, dado que en el agua, el sonido se transmite casi cinco veces más rápido y puede detectárselo a distancias mucho mayores que en el aire. Puede identificarse el sonido de ballenas y el desplazamiento de cardúmenes de peces. Generalmente, los datos se estudian en forma de gráficos, los denominados espectrogramas, que revelan cómo el contenido de las frecuencias acústicas varía en un lapso de tiempo.

070-071_Hidrofone_242Procesamiento de datos
El volumen de datos que se obtienen mediante un hidrófono es enorme. Para procesar las informaciones, el grupo de la Poli desarrolló un software que posibilita esa visualización tiempo-frecuencia del sonido y permite el reconocimiento de patrones de señales. Por ejemplo, los científicos logran identificar a diferentes especies de peces tan sólo valiéndose de esas señales acústicas, y lo mismo ocurre con las ballenas, que poseen un registro bastante característico de vocalizaciones. En el caso particular de los cardúmenes de peces, la asociación de los diferentes patrones acústicos con cada especie todavía depende de un estudio multidisciplinario, con investigadores de las áreas de biología, oceanografía o ciencias del mar.

Para Mello Júnior, la necesidad inicial consiste en efectuar un relevamiento de las especies que frecuentan la plataforma submarina de Santos (Laje), tales como ballenas y delfines. “Hay tres tipos de ruidos que pueden complicarles la vida a esos mamíferos en la cuenca de Santos: la prospección de petróleo en la región del presal, el emisario submarino [que vierte los residuos cloacales tratados en alta mar] y el área donde fondean los buques en el Puerto de Santos”. Padovese estableció un convenio y les cedió los hidrófonos a un grupo que estudia a las ballenas yubartas (Megaptera novaeangliae) en la localidad de Uruçuca, cercana a Ilhéus (Bahia). Entre los meses de julio y noviembre, estuvimos observando a las ballenas desde un cerro en Serra Grande a 90 metros sobre el nivel del mar. El registro acústico con el dispositivo resultó importante porque complementa el avistamiento visual, principalmente durante esa etapa en que ellas están pariendo y nadan junto a los ballenatos”, dice Júlio Baumgarten, docente de la Universidad Estadual de Santa Cruz (Uesc), en Ilhéus. En dos oportunidades del año, se instalaron tres aparatos en el fondo del mar, con capacidad para efectuar un registro acústico de un área de alrededor de 200 kilómetros cuadrados. “Mediante esas grabaciones, podemos monitorear la actividad de las ballenas incluso de noche”, dice.

El dispositivo autónomo para su uso en el fondo del mar ya está listo, contó con financiación provista por la FAPESP y es similar a los que existen en el exterior. Padovese estima que el modelo fabricado por su equipo costaría en el mercado entre 2 mil y 4 mil dólares. La tecnología desarrollada también está siendo empleada y optimizada en colaboración con el Instituto de Investigaciones de la Marina (IPqM, por sus siglas en portugués), en Río de Janeiro.

“La demanda de estudios del impacto del ruido acústico submarino sobre la fauna marina se ha incrementado bastante, toda vez que los mismos son generados por emprendimientos tales como las ampliaciones de puertos, ríos e hidroeléctricas”, dice Padovese. Más allá de proseguir añadiéndole informaciones al software de procesamiento de señales, él ha incentivado a sus alumnos para conformar una empresa. “La idea es ofrecerles servicios de acústica submarina a las áreas de infraestructura e investigación científica. Pero también hay perspectivas para una asociación con una industria de equipamientos electrónicos que se mostró interesada en la comercialización de esos dispositivos. Son planes que aún se están evaluando”.

Proyectos
1.
Observatorio Acústico Submarino para el Monitoreo de Parques Marinos (n° 2012/04785-0); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Linilson Rodrigues Padovese (USP); Inversión R$ 238.194,70 y US$ 24.207,17
2. Plataforma de detección acústica submarina para redes de monitoreo (n° 2012/23016-7); Modalidad Beca en el País – Regular – Posdoctorado; Becario Manuel Alfredo Caldas Morgan (USP); Investigador responsable Linilson Rodrigues Padovese (USP); Inversión R$ 166.859,21

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