Una liberación acústica es un dispositivo oceanográfico para el despliegue y posterior recuperación de instrumentación del fondo marino, en el que la recuperación se activa de forma remota mediante una señal de comando acústica . [1]
Un desbloqueo típico consta del hidrófono (ver tapa gris oscuro en la figura), la carcasa de la batería (cilindro gris largo) y un gancho (rojo) que se abre para liberar el ancla mediante un motor eléctrico de alto par.
El uso temprano de emisiones acústicas para oceanografía se informó en la década de 1960, [2] cuando se reconoció que las corrientes oceánicas profundas podían medirse con mayor precisión con instrumentos montados en el fondo del mar que con instrumentos a bordo de barcos. Un medio obvio de recuperación fue el uso de una boya marcadora de superficie conectada al instrumento del fondo marino, pero en áreas de mucho tráfico de barcos o con presencia de icebergs, esto resultó problemático. La liberación acústica se convirtió en un método para resolver ese problema, permitiendo que los medidores de corriente permanecieran desatendidos en el fondo marino durante semanas o más, hasta que el buque de investigación regresó y activó la liberación del instrumento por comando remoto, permitiéndole flotar hacia la superficie. En el libro Descriptive Physical Oceanography , los autores Pickard y Emery describen vívidamente la fase de recuperación:
Al regresar a la ubicación general del amarre desplegado, el científico reactivará el sistema acústico en la liberación y lo utilizará para ubicar mejor el amarre y asegurar su condición de listo para la liberación. Cuando esté listo, se activa el mecanismo de liberación o corte de alambre y el amarre queda libre para subir a la superficie. Son muchos los momentos de tensión mientras se espera que el amarre salga a la superficie; Puede ser difícil de detectar ya que flota bajo en el agua, por lo que generalmente lleva un transmisor de radio y una luz para ayudar a localizarlo.
Hoy en día, las emisiones acústicas se utilizan ampliamente tanto en oceanografía como en trabajos en alta mar. Las aplicaciones son variadas y van desde la recuperación de instrumentos individuales hasta operaciones de salvamento. Los avances tecnológicos más recientes han dado lugar a la introducción de dispositivos más pequeños que ahora se utilizan en grandes cantidades. Por ejemplo, el Instituto Pfleger de Investigación Ambiental ha desplegado una serie de 96 receptores acústicos para monitorear las migraciones de peces en las Islas del Canal de California , con emisiones acústicas utilizadas para recuperar receptores más allá de la profundidad del buzo en intervalos regulares para la descarga de datos y el servicio. [3]
Un elemento central de cualquier disparador acústico es su mecanismo de disparo. La función del mecanismo de liberación es abrir una puerta para liberar una línea de ancla y el peso del ancla adjunto, lo que permite que el conjunto ahora flotante viaje hacia la superficie. También hay variaciones de este uso, donde una liberación de carga ligera libera una esfera de flotación, que viaja hacia la superficie arrastrando una fuerte correa que permanece unida al instrumento. Se recupera la esfera y luego se sube a bordo el pesado instrumento mediante un cabrestante.
La función general de un mecanismo de liberación se muestra en la figura 2, usando el ejemplo de un mecanismo de liberación de eslabón fusible, un mecanismo patentado. [4] Antes de soltarla, la palanca (A) se mantiene en la posición cerrada mediante un cable fusible (B). Para activar el disparo se necesita una descarga eléctrica de aprox. A través del alambre fusible pasan 14 kW, lo que hace que se funda o se evapore en cuestión de unos pocos milisegundos. La palanca ahora puede abrirse libremente (por la fuerza de la flotación del instrumento), liberando el ancla u otra línea de liberación (C).
El objetivo del diseño de los mecanismos de liberación es la máxima confiabilidad y al mismo tiempo ofrecer una clasificación de carga adecuada. Los mecanismos de liberación pueden fallar debido a bioincrustaciones o corrosión que pueden afectar el movimiento de sus componentes, modos de falla que los diseñadores intentan contrarrestar minimizando el número de piezas móviles sujetas a agarrotamiento o aplicando un alto torque para superar la resistencia. Pero los fallos también se producen debido a factores de uso y del entorno, como los aparejos y las corrientes oceánicas o el oleaje que pueden provocar que el dispositivo se enrede.
Las aplicaciones de liberaciones acústicas pueden variar sustancialmente y, en consecuencia, los dispositivos se diseñan y seleccionan para adaptarse mejor a los requisitos de un trabajo en particular. Las características comunes de diseño y selección son las siguientes:
Rango de transmisión acústica y confiabilidad: las transmisiones de comando acústico se utilizan para emitir el comando de liberación ya que el sonido viaja fácilmente a través del agua. El alcance de transmisión debe ser suficiente para llegar al dispositivo. Las liberaciones individuales se identifican mediante códigos de identificación únicos, y la cantidad y la seguridad de los códigos disponibles pueden ser criterios al implementar muchas liberaciones o en áreas donde la liberación accidental o no autorizada puede ser un problema. El sistema de transmisión de comandos para liberaciones en aguas poco profundas también debe ser resistente a la propagación por múltiples trayectorias (reverberaciones o ecos) que pueden corromper una señal.
Duración de la batería: Los disparadores acústicos generalmente funcionan con baterías recargables o reemplazables. La duración de la batería debe ser suficiente para cubrir el período de implementación previsto más un margen razonable de seguridad. Según el modelo, la duración de la batería puede variar desde varias semanas hasta algunos años.
Estación de control: Las emisiones acústicas generalmente se pueden controlar desde la embarcación de superficie, bajando un transductor de sonar al agua (figura 3). Sin embargo, algunas versiones también ofrecen la opción de montar un interrogador en un vehículo submarino como un ROV (figura 4). Si una liberación no llega a la superficie, se puede desplegar el vehículo submarino y se puede utilizar la función de alcance para localizar el instrumento atascado, recuperándolo utilizando el manipulador del ROV u otros métodos.
Clasificación de profundidad: La liberación acústica debe soportar la presión del agua en el sitio de operaciones. Las clasificaciones de profundidad pueden variar desde 300 mo menos hasta la profundidad total del océano.
Clasificación de carga: Los disparadores acústicos están diseñados para soportar una carga máxima determinada. El despliegue de instrumentos más grandes generalmente requiere una capacidad de carga más alta. Un disparador también puede tener una clasificación de carga mínima, requerida para el funcionamiento confiable de su mecanismo.
Resistencia a la falla: Los modos de falla para las emisiones acústicas son específicos de la aplicación y del sitio. Los componentes de acero inoxidable, por ejemplo, están sujetos a corrosión por grietas en aguas anóxicas . Las liberaciones utilizadas en sitios de aguas poco profundas están más sujetas a bioincrustaciones que pueden impedir un mecanismo que las utilizadas en aguas dulces o profundas. Los sitios de aguas poco profundas también están más sujetos a fuerzas mecánicas en el amarre causadas por el oleaje.
Capacidad de informes de estado y rango: algunas emisiones acústicas ofrecen una capacidad de informe de estado y rango remoto. Al llegar al lugar, se puede interrogar una liberación específica y determinar su distancia. También se pueden informar parámetros operativos como la capacidad restante de la batería o el estado del mecanismo de liberación. Esta información se puede utilizar para colocar el recipiente de superficie sobre el instrumento para facilitar la recuperación después de la liberación, o para evaluar la salud y el estado de un dispositivo.