Circunferencia trigonométrica._©BryGan

GANOZA OBESO BRYAN 1
PROYECTO
1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
El costo de los movimientos de suelos depende fundamentalmente de la
relación proyecto - topografía; por esta razón, es necesario prever con el
mayor detalle posible los movimientos de tierra antes de decidirse por un
plan determinado.
Pero no solo afecta al movimiento de suelos, la ubicación
planialtimétrica de los puentes y obras de arte del proyecto, deben
coincidir exactamente con los hechos existentes. El eje de un puente del
proyecto, debe coincidir con el eje de la avenida actual.
La cota proyectada de un puente canal, debe coincidir con la cota del
canal actual.
La falta de esta estrecha relación trae como resultado un altísimo costo
adicional para la corrección y readecuación del proyecto a la realidad,
durante la etapa constructiva.
2. SOLUCIÓN
Son "parches" que le van a costar al Estado muchas veces más, del
ahorro que logró en el plano de relevamiento. Construcción de la obra
Al iniciarse los trabajos de construcción de la obra, la primera tarea será
del Agrimensor, quien será el encargado de ubicar la obra en el terreno.
3. OBJETIVOS
El objetivo de la empresa constructora, es terminar la obra dentro de los
plazos establecidos en el contrato. Buscando de lograrlo en tiempos más
cortos, con la mayor economía. Para ello, se encara la obra desde
muchos frentes de ataque, siguiendo un orden preestablecido,
respondiendo a un PLAN DE OBRAS, que debe estar
correctamente diagramado para que cumpla con este objetivo.

A medida que la obra va creciendo en dimensiones y en altura, se irán
abriendo nuevos frentes de trabajo. Por ejemplo, es una gran obra de
arquitectura, mientras un equipo realiza el movimiento de suelos, en un
sector; por otro lado, otro grupo realiza los hormigones de fundación,
mientras una tercera cuadrilla ejecuta los accesos, etc. Por supuesto,
todas estas tareas, no podrán ser ejecutadas por un solo Agrimensor, sino
que deberá integrarse un equipo de trabajo, formado por Agrimensores
y Topógrafos.

Origen de la palabra Sonar
Proviene del inglés "Sound Navigation and Ranging". Es el equipo,
medio y propiedades que sirve al estudio y aprovechamiento de la
propagación del sonido en el agua y su utilización para determinar la
ubicación, características, distancias, velocidad, etc. de objetos,
formaciones rocosas, como así también costas y lecho submarino. No
debemos olvidar su utilización para las comunicaciones y la
observación. El sonar reemplaza al radar en el agua, ya que este
último opera a través de ondas electromagnéticas que, debido a la
alta conductividad del medio acuático, se pierden sin lograr su
objetivo. El sonar se vale de ondas acústicas, de fácil propagación en
el medio antes nombrado.
Las ondas electromagnéticas son transversales mientras que las
acústicas son longitudinales, por tanto las primeras pueden polarizarse
mientras que las segundas no; la velocidad de propagación en las
primeras varía inapreciablemente con las características cambiantes
del medio, mientras que el sonido aumenta su velocidad a medida
que decrece la compresibilidad del medio, lo que tiene una gran
incidencia en el aspecto de la propagación. En el mar la
compresibilidad es función de variables como la salinidad, la
temperatura y la presión.
Antecedentes históricos
Una de las primeras referencias al hecho de que el sonido se propaga
en el mar se debe a Leonardo Da Vinci, que en 1490 escribía: "Si paras
tu barco e introduces el extremo de un tubo en el agua, y aplicas el
oído al otro extremo, oirás barcos que se encuentran a gran distancia
de ti".
Este primer ejemplo de sistema SONAR tiene en su sencillez, los
principios básicos de un sonar pasivo actual:
Todos los barcos al navegar producen ruido aunque no sean de motor.
Se detiene el barco propio para reducir el nivel de ruidos.

Se introduce un tubo en el agua para transmitir las ondas acústicas
desde el medio acuático al medio aéreo para ser captadas por el
oído humano.
La primera medición de la velocidad del sonido en el agua fue
obtenida en 1827 por el físico suizo Daniel Colladon y el matemático
francés Charles Sturn en el lago Ginebra. El resultado de su medida fue
de 1434 mts./seg. que es muy precisa para la época en que se realizó
dicha medición.
Durante el siglo XIX y tras la enunciación del cálculo infinitesimal Fourier
formula las "series trigonométricas infinitas" y Ohm, aplica las mismas
para descomponer sonidos reales en series de tonos puros. Este es un
importantísimo descubrimiento ya que es la base del actual Análisis en
Banda Estrecha que permite la identificación precisa de la fuente que
genera el ruido.
En 1440 se descubre el fenómeno de la "magnetoestricción" que
provoca el cambio de la forma de algunos materiales cuando son
atravesados por un campo magnético y en 1880 Jacques y Pierre Curie
descubren la "piezoelectricidad", que es la propiedad de algunos
cristales de desarrollar cargas eléctricas en varias de sus caras al
someterlos a presión.
En 1912 Fesseden desarrolla el primer emisor submarino capaz de
trabajar como transmisor y receptor en el margen de frecuencia entre
500 y 1000 Hz. En 1914 tras la pérdida del TITANIC demostró la utilidad
de su invento midiendo la distancia a un iceberg situado a 2 millas de
distancia. La posterior aplicación de los amplificadores electrónicos a
las seqales captadas hizo que los sistemas no tuvieran que depender
exclusivamente de la sensibilidad del oido humano.
En 1915 Lord Rayleigh descubre que el oído humano es capaz de
determinar la dirección de un fuente sonora por la diferencia de fase o
tiempo de la onda sonora al llegar a ambos oídos, y se desarrollan
sensores biaurales para determinar la dirección de la que proviene el
sonido. Este sistema en funcionamiento en los submarinos alemanes
causó graves pérdidas a los aliados. El éxito obtenido propició la
investigación con sistemas ópticos, térmicos y magnéticos, siendo el
resultado más favorable el obtenido mediante el sonido.

En 1917 el físico francés Paul Lagevin usando un sistema piezoeléctrico
de cuarzo sintonizado a una fecuencia de 38 KHz., consigue formar un
haz de energía capaz de determinar la dirección y la distancia a un
objeto sumergido, llegando a detectar un submarino a 1500 mts. Por el
mismo periodo científicos ingleses dirigidos por Boyle trabajan en el
secreto proyecto ASDIC para la obtención de un sistema eficaz de
detección submarina.
Los primeros estudios sobre propagación se llevaron a cabo por
científicos alemanes en 1919 que descubren la influencia de la
temperatura, salinidad y presión en la velocidad del sonido y el
comportamiento de los rayos sonoros al atravesar estratos de distinta
velocidad de propagación.
El desarrollo de la acústica submarina se ralentizó considerablemente
en el periodo entre las dos Guerras Mundiales. Se había hecho un
notable esfuerzo para reducir el nivel de ruido radiado por los buques,
por lo cual las investigaciones se centraron en los sistemas activos.
En 1925 la empresa Submarine Signal Company presenta
comercialmente el primer sondador, aparato capaz de determinar la
distancia al fondo desde la superficie. Debido a que el tratado de
Versalles no permitía a la Marina Alemana tener submarinos ni
aeroplanos, los estudios se centran en la aplicación del SONAR como
un sistema defensivo. El detenido estudio de los ruidos emitidos por la
maquinaria, hélice y ruido hidrodinámico permite el desarrollo de
nuevos tipos de barcos. El resultado de su trabajo fue el GHC, un
equipo de escucha que usaba la técnica de formación de haces, esto
es, el ruido proveniente de varios hidrófonos se pone en fase
retardando las de los adyacentes al elegido como eje para formar una
sola vía de audición. Uno de estos equipos se montó en el crucero
"Prinz Eugen" y fué decisivo para la evasión del mismo de los masivos
ataques de torpedos que después sufrió.
Desde el punto de vista científico el mayor logro fue la obtención de
conocimientos sobre el caprichoso comportamiento de la
propagación del sonido en la mar. Las observaciones realizadas por
Steinberger sobre la variación del alcance con la temperatura indujo a
la invención de un aparato capaz de medir la temperatura del agua a

distintas profundidades. En 1937 Spilhaus presenta este aparato
llamado "Batitermógrafo".
Durante la Segunda Guerra Mundial se da un periodo febril en la
investigación de nuevas tecnologías y se retoma la acústica. En EE.UU.
se crea el NDRC (National Defense Research Commitee) responsable
entre otros del proyecto Manhattan con el que se fabricó la bomba
atómica. La sección sexta del NDRC realiza un amplísimo programa de
acústica submarina llevado a cabo principalmente por la Universidad
de California, el Laboratorio de Electrónica Naval de San Diego y la
Institución Oceanográfica de Woods Hole. La publicación al finalizar la
contienda de los estudios realizados constituyen aún hoy en día la
base de la acústica submarina.
Al final de la Segunda Guerra Mundial y debido a la aparición de la
Guerra Fría las investigaciones continúan en todos los campos. Entre
1944 y 1955 los trabajos de Shannon en EE.UU. y de Gabor y Woodward
en Gran Bretaña establecen las bases de la teoría de la información,
que aplicada junto a los nuevos desarrollos electrónidos de estado
sólido permite desarrollar equipos muy precisos en cuanto a la
discriminación del contacto, su distancia y la velocidad a la que
navega.
Los trabajos de eminentes físicos como Knudsen, Wenz, Marsh, Urick y
otros identifican los orígenes y características de las distintas fuentes de
ruido ambiental existente en el océano. Los mayores logros en este
periodo son:
El descubrimiento del motivo de la atenuación a frecuencias inferiores
a 100 Hz.
Determinación experimental de la absorción para frecuencias entre
100 Hz. y 1 Mhz.
Medida de las pérdidas por absorción por rebote en el fondo.
Clasificación de las pérdidas y características del canal sonoro
profundo y superficial.
Conocimiento de la propagación en aguas polares.

Descubrimiento y explicación de las zonas de convergencia.
Obtención de diagramas de rayos sonoros y predicción de alcances.
Medida con gran exactitud de la velocidad del sonido en el agua.
La aparición de submarinos nucleares con capacidad de lanzar misiles
nucleares de largo alcance hace cambiar la situación táctica, ya no
se trata de detectar un submarino en las proximidades de un convoy
sino de vigilar grandes extensiones. Esto implica la vuelta a la
detección pasiva que permite mayores alcances. Se comienza a
desarrollar grandes redes de escucha submarina tanto fijas como
remolcadas por los buques, que además permite alejar la escucha del
ruido propio; de este tipo son los sistemas SOSUS (SOund SUrveillance
System), TACTAS (TACtical Towed Array Sonar) y SURTASS (SURveillande
Towed Array Sensos System) entre otros, utilizados en la actualidad.
Durante los últimos años se ha intensificado el estudio de bajas
frecuencias para detección a grandes distancias y se ha potenciado
la reducción al máximo del ruido emitido por los buques. Aparece el
análisis espectral de las frecuencias emitidas por un contacto para
permitir su exhaustiva clasificación, técnica denominada LOFAR (LOw
Frequency Analisys and Recording). La gran cantidad de señales
existente en el mar, tanto de origen humano como biológico que
proporciona un sonar moderno es gigantesca, por tanto la clave es
descubrir un método de proceso que permita eliminar la información
no necesaria; para ello se hace uso masivo de la informática y se
emplean técnicas de inteligencia artificial.
Nuevas investigaciones realizadas por el SACLANCEN, órgano de
investigación dependiente de la OTAN se dirigen al uso de sonares
activos de muy baja frecuencia, debido principalmente al aumento
del nivel de ruido en la mar y a la construcción de barcos cada vez
más silenciosos.

Tipos de Sonar
Existen dos tipos de Sonar: el activo y el pasivo.
Se llama Sonar Activo al equipo que emplea para detectar objetos
bajo el agua el eco que devuelve dicho objeto al incidir sobre él las
ondas acústicas emitidas por un transmisor. El Sonar Activo es por tanto
similar al radar. Empleando el Sonar Activo se emite un tren de ondas
acústicas con una determinada potencia al agua. Un objeto
sumergido sobre el que incidan estas ondas, reflejará parte de ellas
que volverán hacia el foco emisor. La energía recibida proveniente del
objeto es solo una muy pequeña parte de la que se emitió y el camino
que recorren las ondas es el doble de la distancia entre el emisor y el
objeto.
El Sonar Pasivo se limita a escuchar el sonido que proviene de los
objetos que se encuentran sumergidos. Estos dispositivos reciben
directamente el ruido producido por el objeto y el camino que recorre
la onda es la distancia existente entre el objeto y el receptor del ruido.
El alcance está limitado por un gran número de factores de factores
siendo los más importantes la frecuencia de la onda y la efectividad
del medio en el que se propaga la energía. Cuanto más baja es la
frecuencia, mayor es el alcance que se obtiene.
Con ambos tipos es posible determinar la dirección en la que se
encuentra el objeto, pero el sonar activo posibilita obtener la distancia
midiendo el tiempo que transcurre entre el momento en que se emite
la radiación y el instante en que se recibe el eco si se conoce la
velocidad a la que el sonido se propaga en el agua. El sonar pasivo no
contempla esa posibilidad, aunque en la actualidad existen medios
para obtener la distancia a un objeto midiendo la diferencia de fase
en la que las ondas llegan a varios receptores separados entre sí, pero
son más complejos y menos fiables.
En general el sonar activo y el pasivo se complementan para efectuar
la detección y el análisis de objetos sumergidos y tanto los submarinos
como los buques de superficie con capacidad antisubmarina emplean
ambos tipos de forma conjunta.

Usos del Sonar
El uso principal de los dispositivos SONAR es de carácter militar y naval
por excelencia. Las modernas unidades de las Marinas Militares con
capacidad antisubmarina de todos los países desarrollados disponen
de equipos tanto activos como pasivos para realizar la detección,
clasificación, seguimiento y ataque de submarinos. Estos a su vez
disponen de equipos para la detección de buques de superficie y de
contramedidas para evitar o retardar su detección por dichas
unidades. Los dragaminas mecánicos se reemplazan por modernos
cazaminas dotados de equipos SONAR de gran precisión y resolución
capaces de localizar objetos sumergidos y visualizar su forma o
estructura para determinar si se trata de una mina.
El incesante avance de la electrónica y de la informática aplicada a la
acústica submarina ha hecho extender las capacidades de los
equipos al análisis del ruido radiado por los barcos, obteniendo así la
denominada "firma acústica" que permite identificar cada unidad de
forma unívoca al igual que una huella dactilar identifica a una
persona; pero a diferencia de las huellas dactilares que son invariables,
las firmas acústicas cambian con el tiempo. Esto es debido a que
dichas "firmas" proceden en su mayor parte del ruido radiado por la
maquinaria a bordo de los buques y dicho ruido varía a su vez con las
modificaciones, reparaciones y fatiga de las piezas que la componen.
Esto obliga a mantener una información actualizada de inteligencia de
unidades navales.
Gran parte de la tecnología se ha transferido a usos civiles. Es bastante
común el uso de sondadores en barcos de todo tipo, medidores de
espesor de capas de hielo y otros dispositivos de ayuda a la
navegación que usan el sonido o ultrasonido. Otra aportación
significativa son los detectores de pesca que permiten la localización
de bancos de peces. Los buscadores de tesoros poseen poderosos
equipos para la localización de barcos hundidos.
Sensores de ultrasonidos se aplican para sistemas de alarma y para
realizar mediciones precisas y máquinas de ecografía se emplean a
diario para ayuda al diagnóstico en medicina.

Funcionamiento
Trasductores
Un transductor es cualquier dispositivo capaz de convertir un tipo de
energía en otra. Los transductores empleados en acústica convierten
energía eléctrica en acústica e inversamente. Así pueden compararse
los transductores acústicos empleados bajo el agua con los micrófonos
y altavoces usados en el aire pero con las siguientes diferencias
fundamentales:
Un transductor submarino necesita 60 veces más potencia para
proyectar la misma cantidad de energía que un altavoz equivalente
usado en el aire.
La presión ejercida por el medio acuático es mayor que la ejercida por
el aire y además aumenta con la profundidad, lo que obliga a dotar a
los transductores de una cierta resistencia mecánica.
Los transductores que trabajan el el agua y convierten el sonido en
electricidad se llaman HIDROFONOS, los que realizan el proceso
contrario se llaman PROYECTORES. Muchas veces un mismo transductor
puede realizar ambos procesos. Las cualidades necesarias en un
transductor son la LINEALIDAD (proporcionalidad entre la señal
eléctrica y la acústica) y REVERSIBILIDAD (igualdad de movimiento en
los dos sentidos de conversión de la energía). Cuando un transductor
no posee intrínsecamente linealidad se precisa aplicar una
determinada polarización para conseguir este efecto.
Dependiendo del funcionamiento teórico del sistema los transductores
se clasifican según su origen en:
Explosivos: Son emisores de señal que generan en el agua mediante
una explosión o deflagración un impulso de corta duración y gran
ancho de banda. Se aplican en prospección de hidrocarburos, eco-
localización marina, posicionamiento y guerra submarina.
Cañones y chorros de gas o agua: Son emisores de bajas o muy bajas
frecuencias, que funcionan liberando de forma rápida aire, gas, vapor
de agua o agua a presión. Los de aire o gas tiene el efecto indeseable
de la formación de burbujas; su margen de funcionamiento está entre

los 4 Hz. y 1 Khz.. Un caso particular este tipo son los que que se forman
a partir de un constreñimiento de la conducción, son los llamados
"hidrodinámicos", que cubren un margen de frecuencia entre 10 Hz. y
30 KHz.
Descargas eléctricas de alta potencia o SPARKERS: Emisores que
generan la señal acústica a través de la descarga entre dos electrodos
de un alto potencial eléctrico, que es capaz de vaporizar el agua que
rodea a los electrodos y crea una burbuja gaseosa. Su principal
inconveniente es la formación de burbujas de grandes dimensiones
que interfieren el ancho de banda útil pero que puede paliarse
aumentando el número de electrodos y la variación de la frecuencia
emitida con la profundidad.
Dispositivos hidraúlicos: Emisores que generan una onda continua en
lugar de un impulso mediante un motor que mueve hidraúlicamente
un pistón para producir el desplazamiento de un diafragma. El
espectro de frecuencias es muy bajo, nunca superior a 1 KHz.
Presentan el inconveniente de ser de gran dimensión y peso.
Electrodinámicos: Emisor cuyo funcionamiento es el mismo que el de
un altavoz aéreo. Su principal inconveniente es la débil intensidad
acústica generada.
Electrostáticos: Son emisores-receptores cuyo funcionamiento es similar
al micrófono de condensador. Presentan una gran linealidad por lo
que suelen usarse como dispositivo calibrador.
Piezoeléctricos: Emisores-receptores basados en la propiedad de
algunos materiales naturales como la Sal de Rochelle el cuarzo y el
ADP (fosfato diádico de amonio) de adquirir una carga eléctrica entre
sus caras si son sometidos a un esfuerzo mecánico e inversamente.
Presentan el inconveniente de ser muy sensibles al calor y que algunos
como la Sal de Rochelle son solubles en agua, por lo que se usan
manteniéndolos en un baño de aceite. Tienen buen rendimiento, pero
admiten solo potencias muy bajas.
Electroestrictivos: Emisores-receptores con las mismas cualidades que
los piezoeléctricos si antes son convenientemente polarizados, es decir,
se añade una señal eléctrica junto con la se entrada de forma que la

variación de la intensidad acústica dependa linealmente de la señal
de entrada exclusivamente. El material que forma el transductor de
obtiene a partir de sustancias policristalinas isotrópicas que se calientan
por encima del punto de Curie para liberar sus enlaces moleculares,
sometiéndolos a una tensión de polarización y dejándolos enfriar
lentamente para obtener un cristal anisótropo (su comportamiento al
someterlo a presión o tensión no es el mismo en todas sus caras).
Debido a ésto se usa la cara del cristal con mayor rendimiento y se
intenta anular el efecto de las otras caras. Son materiales de este tipo
el Titanato de Bario y el Zirconato de Titanio. Son muy útiles en acústica,
ya que pueden moldearse de muy distintas formas y agruparse para
obtener la directividad y el modo de funcionamiento más adecuado.
Su principal inconveniente es la posibilidad de "despolarización" que
puede producirse por alcanzar elevadas temperaturas, ser sometidos a
un fuerte campo eléctrico o a sufrir grandes esfuerzos mecánicos.
Magnetoesctrictivos: Emisores-receptores construidos con materiales
que tienen la propiedad de variar su tamaño al someterlos a un
campo magnético y reciprocamente de variar su permeabilidad si se
modifican sus dimensiones. Son materiales de este tipo el Niquel,
Cobalto, algunas aleaciones de Hierro y ciertas ferritas. La relacción
existente entre el campo magnético y las dimensiones del material no
es lineal, por lo cual en la mayoría de los casos se precisa la
superposición de un fuerte campo magnético estático para conseguir
la linealidad. Su principales inconvenientes son el tamaño del núcleo y
la limitación de potencia por lo cual se emplean en equipos de
pequeño tamaño y poca potencia. Las mayores ventajas son su gran
resistencia mecánica y su pequeña necesidad de mantenimiento.
Otros tipos: Se experimenta con nuevos tipos de materiales como:
Piexopolímeros, como el PVF2 usado comercialmente en altavoces;
Sensores acusto-ópcticos, en los que se utiliza el LASER y la fibra óptica
y funcionan a modo de interferómetro; Aleaciones de Tierras Raras y
Hierro, Vidrios metálicos y Ferrofluidos que funcionan como los
magnetoestrictivos con mayor rendimiento y los Composites,
construidos con pequeñas piezas de piezocerámica embebidas en
una base de silicona o poliuretano.

Un transductor aislado en general solo se utiliza en aplicaciones de
investigación o cuando se trabaja con frecuencias altas. Normalmente
los equipos de SONAR usan un conjunto de transductores dispuestos en
distintas configuraciones geométricas a fin de obtener mejores
resultados. Las principales ventajas de esta disposición son:
Mayor sensibilidad tanto activa como pasiva realizando conexiones en
serie para obtener mayor voltaje o en paralelo para obtener más
corriente.
Mayor direccionalidad que permite discriminar entre el ruido,
generalmente isotrópico, es decir de la misma intensidad en todas
direcciones, y la parte de señal que interese.
La avería de varios elementos no afecta radicalmente al
comportamiento del conjunto.
Es posible formar un lóbulo de mayor respuesta y orientarlo
electrónicamente sin necesidad de usar dispositivos mecánicos.
Transductor del tipo "TONPILTZ"
Sonar pasivo
El propósito del sonar pasivo es la captación de los sonidos emitidos
por objetos sumergidos facilitando la información precisa para obtener
la dirección del objeto, analizar su movimiento y posibilitar su
identificación.
Un moderno sistema de sonar pasivo está formado esencialmente por
tres subsistemas especializados dedicados respectivamente a:

 Captación de la señal acústica.
 Proceso de la señal.
 Lectura y medición de la señal procesada.
La captación de la señal se realiza mediante una base acústica,
formada habitualmente por conjunto de hidrófonos, dispuestos en una
determinada configuración que permita obtener los mejores resultados
para los que se pretende usar el sistema. Generalmente la disposición
de los mismos se realiza según el margen de frecuencias a obtener y
las características de la plataforma sobre la que se montará el equipo.
Así el margen de frecuencias más alto en el que no afecta demasiado
el ruido producido por la plataforma requiere dispositivos montados
sobre ella en forma cilíndrica o esférica protegidos por estructuras que
eliminen en la mayor medida el ruido hidrodinámico que se produce
por el desplazamiento de la plataforma en el agua; en el caso de
bajas frecuencias, a las que si les afecta el ruido de la propia
plataforma se suelen emplear ARRAYS que es una disposición lineal de
los hidrófonos que permite que sean remolcados por la plataforma a
suficiente distancia como para eliminar el indeseado ruido.
La señal captada por la base acústica debe sufrir un proceso para
facilitar su interpretación. Este proceso incluye una amplificación
previa de la débil señal captada, un filtrado para eliminar las
frecuencias cuyos valores no esten en el margen necesario y un
tratamiento adecuado. En general este tratamiento comprende la
formación de una vía de audio que mediante un sistema de
orientación electrónico permita conocer la dirección de la que
proviene el sonido, y su escucha por un operador y una digitalización
que permita su presentación visual y su registro gráfico.
La señal audio procesada se usa como entrada al subsistema de
lectura y medición que permite la escucha de la misma por un
operador, su registro en magnetófonos y la posibilidad de conexión
con otros equipos especializados que permitan el análisis a fin de
obtener información que permita la identificación del objeto. Asimismo
la señal digitalizada se suministra a unidades de presentación visual,
registro gráfico y otras unidades.

Un diagrama en bloques representativo de un equipo hidrofónico
actual sería:
Sonar activo
El SONAR activo basa su funcionamiento en la detección del eco
devuelto por un objeto sumergido al incidir sobre él un tren de ondas
acústicas emitidas por un proyector, con el propósito de detectar
objetos sumergidos y obtener información de su dirección, distancia y
analizar su movimiento.
Los sistemas de SONAR activo actuales tiene también capacidad de
funcionar como SONAR pasivo con ciertas limitaciones impuestas por la
superior dureza del transductor y el margen más estrecho de
frecuencias que es capaz de recibir.
Un sistema moderno de SONAR activo esta compuesto esencialmente
de los siguientes subsistemas:
 Base acústica.
 Selección y conmutación.
 Emisor.
 Receptor.
 Lectura y medición de la señal recibida.

La base acústica está formada generalmente por un solo transductor
con capacidad tanto para transformar la señal eléctrica en acústica
para emitirla al agua como para recibir señal acústica del agua y
transformarla en eléctrica. Debido a la posibilidad de usar el sistema
como SONAR pasivo o activo dispone de un sistema de selección
encargado de conducir la señal proveniente del transductor al
receptor adecuado, bien al proceso de sonar pasivo, o bien al
receptor de proceso del eco.
El receptor pasivo funciona de forma idéntica al del sonar pasivo. El
receptor activo sin embargo, realiza un proceso distinto, ya que
interesa solo un pequeño ancho de banda centrado en la frecuencia
de transmisión. Esto es debido a que el eco devuelto por los objetos
sobre los que incide el frente de ondas emitido, reflejará una parte de
la energía cuya intensidad en muy pequeña y su frecuencia estará
desplazada de la emitida solo un poco. Además la ganancia del
amplificador receptor es variable en el tiempo, de forma que el nivel
de amplificación aumenta con el tiempo en que se realizó la emisión
para que los ecos devueltos por los objetos cercanos, más intensos no
anulen a los más lejanos y débiles. El receptor activo realiza asimismo
un tratamiento de la señal de dos formas, una en la formación de un
canal de audio que partiendo de la frecuencia recibida, y tras una
detección eléctrica es heterodinada a una frecuencia que facilite la
escucha del operador y otra en la que la señal se digitaliza y es usada
en el sistema de presentación y registro gráfico.
El emisor se encarga de formar el impulso eléctrico que se aplicará al
transductor y que una vez convertido en energía acústica se conoce
con el nombre de "PING SONAR". El pulso se forma a partir de un
oscilador que genera una onda continua que se aplica a un dispositivo
de disparo. El pulso es amplificado y aplicado al transductor por medio
de un adaptador de impedancia y el circuito de conmutación.
El subsistema de selección y conmutación tiene como misión
seleccionar el receptor adecuado al modo de SONAR usado, activo o
pasivo y conmutar el transductor cuando el modo de trabajo es activo
para unirlo al emisor en caso de transmitir un pulso SONAR o al receptor
después de realizar la emisión.

El funcionamiento activo está formado por ciclos consecutivos de
transmisión y recepción. En el instante de la emisión del "PING", el
receptor no está unido al transductor y por tanto se encuentra
bloqueado. En ese instante arrancan los circuitos de tiempo que
gobernarán la ganancia variable del amplificador de recepción y los
circuitos de presentación y registro. Al finalizar la transmisión, se acopla
el transductor al receptor activo que posicionará los ecos recibidos en
función del tiempo transcurrido desde la emisión y de la dirección en
que se encuentran. Conociendo la velocidad del sonido en el agua,
puede conocerse así la distancia al eco. Cada ciclo termina al
transcurrir el tiempo de recepción, generalmente seleccionado por el
operador del equipo entre unos valores fijos proporcionados por el
fabricante.
Sonido
Se dice que hay un sonido cuando una perturbación mecánica se
propaga por un medio material y llega a un receptor con capacidad
para producir en él una sensación. Por tanto para que exista sonido
deben existir:
oUn elemento capaz de producir una perturbación mecánica.
oUn medio capaz de propagar la perturbación.
oUn oyente sobre el cual se produce una sensación auditiva.
No obstante se considera un fenómeno acústico cuando la
perturbación y el medio reúnen las características, para que, en caso
de existir un oyente percibiera la sensación.
La misma definición da a entender que el sonido puede ser detectado
y evaluado mediante la medida de alguna de las magnitudes físicas
del medio que la perturbación haga variar con respecto a su posición
de equilibrio. Generalmente la magnitud usada es la presión.
Para que exista una propagación de la perturbación en un medio, éste
debe tener dos propiedades:
Inercia: Permite a un elemento del medio transferir energía al elemento
contiguo, y está relacionada con la densidad del medio.

Elasticidad: Produce una fuerza en el elemento desplazado que tiende
a llevarlo a su posición de equilibrio.
El sonido cualquiera que sea la naturaleza de la fuente que lo produce
se origina por una onda de presión producida por una fuente
vibratoria, debido a esto, el movimiento de las partículas del medio se
estudia con las características del movimiento ondulatorio.
Desde el punto de vista psíquico el sonido se caracteriza por tres
cualidades:
Intensidad: Distingue un sonido fuerte de uno débil.
Tono: Distingue un sonido grave de uno agudo.
Timbre: Distingue dos sonidos de la misma intensidad y tono, pero
producido por distintas fuentes.
Ondas
En cuanto al sonido se pueden considerar tres tipos de ondas.
Ondas planas:
Son las que se forman en un tubo que contiene un medio elástico
como aire o agua, y que en uno de sus extremos tiene un pistón que se
mueve alternativamente hacia delante y hacia atrás. La posición del
pistón en el tiempo puede describirse mediante una función sinusoidal.
El movimiento alternativo del pistón hace que el aire se comprima y
expanda y el movimiento de las partículas se propaga a lo largo del
tubo. Esta serie de compresiones y expansiones constituyen un tren de
ondas cuya función característica es también sinusoidal, que se
propaga a lo largo del tubo a una velocidad que depende del medio
de propagación.

Debe notarse que solo se propaga la vibración, es decir, las partículas
del medio solo vibran alrededor de su posición de
equilibrio.
Las ondas sónicas producidas por el pistón son
PLANAS porque de desplazan en una sola
dirección y transmiten la vibración en el mismo instante a todas las
partículas del plano.
Ondas cilíndricas:
Si la superficie de produce la perturbación es un cilindro
cuya superficie está vibrando, los frentes de onda son
también superficies cilíndricas paralelas a la fuente.
Ondas esféricas:
Se producen cuando la fuente tiene forma esférica o
es una partícula que transmite su vibración por igual
en todas direcciones. El frente de onda está formados
por esferas concéntricas.

Las ondas sonoras en el mar son de este último tipo.
Propiedades de las ondas
La descripción matemática del movimiento ondulatorio describe la
situación de una curva que "viaja" o se propaga, y que en una
situación ideal lo hace sin deformación, a lo largo de un eje. Si
consideramos que en el caso más complejo, las ondas son esféricas,
podemos evaluar el movimiento de una sola de las partículas y
extender el resultado a todas direcciones.
En un movimiento ondulatorio se propagan dos magnitudes físicas:
MOMENTO y ENERGIA, es decir, no se propaga la materia sino su
estado de movimiento.
Se deben considerar las siguientes propiedades:
Frecuencia: Número de veces que la perturbación oscila entre valores
positivos y negativos respecto de su posición de equilibrio, por unidad
de tiempo. Su unidad de medida es el HERZIO y se designa con la letra
f.
Periodo: Es la inversa de la frecuencia y se define como el tiempo
necesario para completar un ciclo completo, entendiendo como ciclo
el conjunto de valores que toma la onda desde que se separa de la
posición de equilibrio hasta que vuelve a ella sin repetir ninguno. Se
mide en segundos y se designa con la letra T.
Longitud de onda: Es la distancia entre puntos análogos de dos ciclos
sucesivos. Se mide en metros y se designa con la letra griega Lambda.
Intensidad: Es la energía que fluye por unidad de superficie y unidad
de tiempo. Se mide en Watios por metro cuadrado y se representa con
la letra I. En la figura se presenta como la amplitud de la onda. La
intensidad tiene distinta formulación para distintos tipos de ondas. Si se
consideran ONDAS PLANAS la intensidad de la onda en un medio ideal
en el que no se produzcan pérdidas no varía al alejarse la onda de la
fuente, sin embargo en el caso de las ONDAS CILINDRICAS y ESFERICAS
la distancia de la onda a la fuente si es importante, ya que la superficie
que atraviesa la misma cantidad de energía es mayor cuanto mayor

es la distancia a la fuente generadora de la vibración. La intensidad
acústica responde a la fórmula:
I = p2/z
I:Intensidad acústica.
p: Presión.
z: Resistencia del medio al movimiento de la onda.
La velocidad de propagación del sonido en un medio es directamente
proporcional a la presión e inversamente proporcional a la densidad
del medio en el que se propaga. Esto indica que la velocidad del
sonido varía al modificarse las condiciones del medio por acción de
otros agentes.
Cuando la fuente de ondas y el receptor están en movimiento relativo
respecto al medio material en el que se propaga la onda la frecuencia
de las ondas recibidas es distinta de las emitidas por la fuente. Todos
hemos observado este efecto cuando parados en una carretera oímos
un coche acercarse y la sensación sonora es más grave cuando está
lejano y se hace más aguda conforme se acerca.
Este fenómeno recibe el nombre de EFECTO DOPPLER en honor al físico
C. J. Doppler, quien lo observó por primera vez.
Suponiendo que hay una fuente sonora moviéndose hacia la derecha,
como en la figura, con velocidad Vs a través de un medio en reposo y

observando la fuente en distintas posiciones, 1, 2, 3 y 4, se puede
apreciar que después de un tiempo T, contado a partir de la posición
1, las ondas emitidas en las sucesivas posiciones ocupan las esferas 1, 2,
3 y 4, que no son concéntricas. La separación entre las ondas es menor
en el sentido en el que la fuente se mueve. Para un receptor a uno u
otro lado, corresponde a una menor o mayor longitud de onda, y por
tanto, a una mayor o menor frecuencia.
La relación entre la frecuencia emitida por la fuente y la recibida por el
receptor, suponiendo que el medio está inmóvil, y cuando el receptor
está en la dirección de propagación, viene dada por la fórmula:
Fr = Fe-Fe . Ver
Fr: Frecuencia recibida.
Fe: Frecuencia emitida.
Ver: Velocidad del receptor respecto a la fuente.
En el caso de que el receptor no se encuentre en la dirección de
propagación la fórmula se convierte en:
Fr = Fe-Fe . Ver . cos ß
ß: Angulo entre el receptor y la dirección de propagación.

Velocidad del sonido en el mar
La velocidad de propagación del sonido en la mar es el parámetro
más importante que se debe conocer para saber el comportamiento
del sonido en este medio. En realidad lo que interesa es el
conocimiento de la CELERIDAD, que representa solo el valor escalar de
la velocidad y no su dirección ni su sentido, ya que al referirnos al
sonido en la mar, la propagación se realiza mediante ondas esféricas y
en todas direcciones.
La celeridad del sonido en la mar responde a la fórmula:
c: Celeridad.
u: Coeficiente de compresibilidad.
d: Masa específica.
Pero el coeficiente de compresibilidad del medio varía con la
profundidad, mientras que la masa específica depende de la
temperatura y salinidad del agua.
Se puede ver así, que la celeridad con la que el sonido de propaga en
el mar no es uniforme, y el comportamiento de los rayos sonoros, así se
designa a las trayectorias que siguen los frentes de ondas, depende de
este hecho.
Así pues hay tres factores determinantes en la celeridad que son:
TEMPERATURA, SALINIDAD y PRESION. El grado de influencia de los
mismos en el valor de la celeridad ha sido objeto de investigación
durante muchos años y se ha acometido en sentido teórico, mediante
formulación matemática y en sentido experimental, lo que ha
permitido obtener fórmulas empíricas a partir de las observaciones
realizadas.
El primer resultado práctico fue la fórmula de DEL GROSSO en 1960,
seguido del de WILSON y perfeccionado por MACKENZIE en 1981 cuyo
resultado es:
c = 1448,96 + 4.591 T - 0,05304 T2 + 0,0163 D + 1,34 (S-35)

c: Celeridad en mts/seg.
T: Temperatura en :C. Entre 0 y 30.
D: Produndidad en metros. Entre 0 y 8.000.
S: Salinidad en partes por mil. Entre 30 y 40.
A pesar de que existen otros factores que pueden alterar la celeridad,
pueden considerarse irrelevantes en comparación con los ya citados.
Como consecuencia de la variación de la celeridad en el plano
vertical, podemos decir que el mar se haya estratificado en zonas, en
cada una de las cuales los rayos sonoros tendrán distinto
comportamiento. Para estudiar las estratificaciones se les asigna un
valor por cada una de las variables que intervienen llamados
GRADIENTES, y que se obtienen mediante la relación entre la diferencia
de valores de la variable y la diferencia de valores en la función.
El GRADIENTE DE TEMPERATURA a presión y salinidad constantes es de
+3 mts./seg. por :C de aumento.
El GRADIENTE DE SALINIDAD a temperatura y presión constantes es de
+1,2 mts./seg. por cada 1 por mil de aumento.
El GRADIENTE DE PRESION a temperatura y salinidad constantes es de
0,016 mts./seg. por cada metro de aumento de profundidad.
Representando en un gráfico los valores dos a dos de celeridad-
temperatura, celeridad-salinidad y celeridad-presión, las
estratificaciones quedan definidas por los puntos en los que la gráfica
sufre una variación brusca.
Propagación del sonido en el mar
La superficie radiante de un emisor submarino al vibrar, induce a las
partículas del medio a desplazarse de sus posiciones de reposo. Dentro
del límite de elasticidad del medio, las vibraciones del emisor, pueden
transmitirse a grandes distancias, ya que las partículas adyacentes
provocan perturbaciones sucesivas de modo que la señal emitida se
transmite en forma de ondas que se alejan de la fuente.

La ecuación diferencial fundamento de la acústica ondulatoria que
gobierna la propagación de las ondas es:
en las que c es el valor de la celeridad en el punto (x,y,z) , p la presión
y t el tiempo.
Esta ecuación relaciona la presión acústica (energía) en un
determinado punto del medio, con las coordenadas de ese punto y en
un momento dado.
No siempre es posible encontrar soluciones a la ecuación dada, lo que
implica que en muchos casos no puedan obtenerse expresiones
exactas que sirvan de base para el cálculo de la intensidad acústica
en el océano.
Desde 1960 se ha puesto gran interés en el desarrollo de modelos
matemáticos capaces de analizar y tratar los datos obtenidos
experimentalmente en acústica submarina. Con independencia del
tipo de modelo de cálculo las aplicaciones caen en dos categorías
básicas: INVESTIGACION y OPERATIVIDAD. En el primer caso está
dirigido a la precisión, normalmente en ambientes de laboratorio en los
que no es importante el tiempo; en el segundo por el contrario se
soportan escenarios reales, incluyendo actividades de defensa y por lo
tanto han de ejecutarse rápidamente, en condiciones que no serán las
más adecuadas, pero que necesitan de la toma de una decisión y por
lo tanto se subordina la precisión a la rapidez del cálculo.
El punto de partida de todos los modelos es la ecuación de ondas
para una fuente puntual, ya descrita.
Hay dos aproximaciones a la solución de la ecuación de ondas:
MODOS NORMALES y RAYOS, y dentro de ellos dos nuevas

clasificaciones: modelos independientes del alcance, que suponen
una simetría cilíndrica en el mar, es decir, sin estratificación horizontal, y
modelos dependientes del alcance, donde dicha estratificación es
considerada.
El modelo de MODOS NORMALES calculan la integral de la ecuación
de ondas o la expanden en función de un conjunto finito de "modos
normales". Cada uno de estos modos supone que la solución de la
ecuación es el producto de una función dependiente de la
profundidad y de una función dependiente del alcance.
El modelo de RAYOS se basa en el supuesto de que la energía sonora
es transmitida a lo largo de trayectorias (rayos) que son líneas rectas en
todas las partes del medio en que la velocidad del sonido es
constante, y líneas curvas, de acuerdo con las leyes de refracción
donde la velocidad del sonido es variable.
Para entender lo que es un rayo sonoro, supongamos una fuente
sonora omnidireccional que vibra produciendo ondas esféricas. La
superficie de la esfera cuyos puntos vibran con la misma fase es el
denominado 'frente de onda'. Si nos fijamos en la dirección en que la
energía fluye, hay que pensar en un conjunto infinito de radios que
surgen del centro de la fuente. Estos radios son los llamados 'rayos
sonoros' y son en todo momento perpendiculares a los frentes de onda
generados. El modelo físico que impone el modelo de MODOS
NORMALES es la suposición de que tanto las superficie como el fondo
sean perfectamente planos y que el medio de propagación sea
homogéneo, lo cual es una simplificación muy atrevida cuando se
trata del mar. Además la búsqueda de soluciones exactas a la
ecuación de ondas es matemáticamente compleja y difícil de
interpretar.
El modelo de rayos presenta una solución menos compleja y de fácil
interpretación visual, pero tiene las siguientes restricciones de
aplicación:
Cuando los radios de curvatura de los rayos son mayores que la
longitud de onda.
Cuando la velocidad del sonido varía apreciablemente a lo largo de
distancias inferiores a la longitud de onda.

Por estos motivos el empleo de los MODOS NORMALES se reduce a
aquellas frecuencias en que los RAYOS no pueden dar soluciones
efectivas, a frecuencias inferiores a 300 Hz.
La siguiente tabla muestra las diferencias entre ambos modelos.
Modos normales
Solución teórica completa
Presentación poco intuitiva
De difícil aplic. para rebotes en
superficie o fondo
Válido para todas las frecuencias
Dependiente de la fuente
Solución matemática compleja
Rayos
Sin solución para el problema de
difracción
Presentación visualmente
interpretable
Fácil aplicación para rebotes
Válido solo a altas frecuencias
Independiente de la fuente
Solución matemática sencilla
Señal y ruido
Tradicionalmente las profundidades marinas han sido consideradas
como un espacio eminentemente silencioso, sin embargo, los sonidos
que pueden captarse en los más recónditos lugares de nuestros mares
son comparables en nivel a los que existen en un jardín tranquilo.
Las señales acústicas recibidas en el océano tienen una enorme
variedad de orígenes. Pueden ser generadas por fenómenos naturales,
por organismos marinos, actividad humana, etc.. Todas ellas tienen una
composición compleja formada por la suma de diversas componentes
que varían en amplitud y en fase, muchas veces de manera aleatoria.
Todo este conjunto de señales se califica como RUIDO.
Cada aplicación del SONAR implica realizar una observación de la
onda sonora; en algunos casos basta con detectar su presencia,
identificada con la fuente que lo produce y en otros se requiere una
valoración de sus características. Todo sonido sobre el que se requiere
realizar una valoración se califica como SEÑAL.
Un mismo sonido puede ser calificado como SEÑAL o como RUIDO
dependiendo del oyente o receptor. Por ejemplo, el sonido producido
por un barco puede ser calificado como RUIDO por el emisor, ya que

obstaculiza su propia escucha, mientras que es calificado como SEÑAL
por el receptor ya que le suministra información.
A veces la señal surge ante el receptor junto con otras que degradan
la precisión y/o fiabilidad de la observación. Cualquier señal que
obstaculiza la observación de otra señal se llama INTERFERENCIA.
Como todos los sonidos la intensidad del ruido se mide en dB.. Pero
debido a su compleja composición se utiliza el nivel espectral, es decir,
el nivel en un ancho de banda de 1 Hz. de la frecuencia elegida. Este
nivel se denomina NIVEL DE RUIDO.
La magnitud de la señal con relación al nivel de ruido se conoce como
RELACIÓN SEÑAL RUIDO. En cada aplicación de SONAR el sistema tiene
un valor crítico por debajo del cual la observación de la señal es
insatisfactoria.
Cuando el ruido de la mar se origina en numerosas fuentes o cuando
las mismas no son fácilmente identificables el ruido se califica como
RUIDO AMBIENTE o RUIDO DE FONDO, que se caracteriza por ser
isotrópico, es decir, reúne las mismas características en todas
direcciones. El ruido ambiente se refiere pues, al ruido que queda
después de identificar todas las fuentes conocidas.
El ruido en la mar es bien conocido, ya que existen numerosos trabajos
de investigación, a partir de los cuales se han definido métodos para
predecir los niveles de ruido por zonas y condiciones ambientales.
Análisis del sonar
El SONAR se utiliza como medio de obtención de información. Para ello
se precisa la detección de un contacto y el análisis acústico del mismo
para obtener las características que permitan, mediante una
evaluación de los datos, su clasificación.
Una detección existe cuando se obtiene una señal reconocible sobre
el ruido de fondo. A menudo el proceso de detección es complejo ya
que la señal es débilmente perceptible.

Cuando hay una detección comprobada se inicia el análisis que es un
proceso dinámico en el que se evalúan los datos procedentes del
contacto con el fin de clasificarlo e identificarlo de forma concluyente.
Así por ejemplo, una vez detectado un eco en el SONAR ACTIVO, se
trata de identificar si proviene del fondo, de un cetáceo o de un
submarino.
En el procedimiento de análisis de usan diversos medios y equipos. Con
los equipos de pretende el estudio íntimo de la señal detectada y con
otros medios el comportamiento de la misma. Una de las formas de
analizar un contacto sonar consiste en comprobar su movimiento, de
esta forma puede saberse si está inmóvil o tiene dirección y velocidad
constantes o erráticas.
Cuando se utiliza el SONAR ACTIVO el análisis se centra en el eco
devuelto por el objeto sobre el que incide la emisión sonar.
La detección por SONAR ACTIVO permite conocer la dirección y la
distancia a la que se encuentra el eco desde el transmisor, si se
conoce la velocidad del sonido en el agua. En el caso de no
conocerla exactamente, se puede promediar con una cantidad
representativa de la celeridad para la latitud en la que se encuentren
el emisor y el eco. Unos pocos metros/segundo de error respecto a la
celeridad real, teniendo en cuenta que los alcances de SONAR
ACTIVO son relativamente pequeños , no introducen un error sustancial
en la distancia obtenida frente a la real.
La distancia es por tanto:
D = 1/2 (t . c)
Siendo 't' el tiempo transcurrido entre la emisión sonar y la recepción
del eco y 'c' la celeridad. El coeficiente 1/2 se aplica porque la
distancia recorrida por el sonido es el doble de la que existe hasta el
contacto, ya que el sonido viaja desde el emisor al contacto y el eco
del contacto al receptor.
A partir de las direcciones y distancias obtenidas es posible calcular el
movimiento del blanco. Este dato es muy importante, ya que en
principio permite distinguir si se trata de un contacto inmóvil, pudiendo

ser un eco devuelto por el fondo o un objeto sobre el fondo o en el
caso de movilidad si es errática podrá considerarse como un
BIOLÓGICO, es decir, cualquier animal o grupo de animales marinos,
como una ballena o un banco de peces. Además el conocimiento del
movimiento del contacto, permite conocer la posición futura del
mismo con lo cual se puede realizar el seguimiento del mismo de forma
automática.
El efecto DOPPLER que presenta el eco permite apreciar el movimiento
relativo y el aspecto o posición que tiene el contacto respecto a
nosotros. Los equipos SONAR modernos son capaces de medir el
doppler de forma automática.
El timbre permite apreciar la cualidad sonora del eco. Un timbre
metálico puede indicar la presencia de un submarino, mientras que un
timbre blando puede indicar la de un cetáceo.
La duración y la anchura del eco permiten evaluar la geometría del
contacto y la posición relativa del mismo.
Análisis de banda ancha y estrecha
Se llama análisis en banda ancha al que se efectúa mediante SONAR
PASIVO en toda la banda de frecuencias de escucha del transductor,
que puede abarcar desde unos pocos Hz. a varias miles.
Tradicionalmente este tipo de análisis es realizado escuchando
directamente el sonido proveniente del mar, por lo cual se precisa
mucha experiencia para ser capaz de diferenciar el origen de las
señales recibidas.
De la escucha directa sobre el ruido es posible obtener abundante
información, principalmente de los elementos más ruidosos de un
contacto: la hélice y la planta propulsora.
El efecto de cavitación y el de batido de una hélice permite contar las
revoluciones a las que gira, con lo que puede obtenerse una idea
sobre la velocidad del contacto. Otros efectos como el "canto de
hélice" ayudan al mantenimiento del contacto, es decir, facilitan
reconocer la dirección a la que se debe dirigir la escucha. Los ruidos

hidrodinámicos, sonidos a hueco y otros efectos, dan una idea de la
carga y el tonelaje del contacto.
El ruido de propulsión es con diferencia, la mayor fuente de datos en la
escucha. Permite conocer el tipo de propulsión del contacto: motores
diesel, turbinas de gas o vapor, motores eléctricos. Este dato aporta las
restricciones necesarias para clasificar el contacto, si se trata de un
barco o submarino, entre un grupo determinado, más restringido, para
permitir posteriormente su identificación. Un análisis más exhaustivo del
ruido de propulsión permite conocer la potencia de su máquina y su
respuesta a las variaciones de velocidad.
Además de los ruidos permanentes de la planta propulsora y hélices,
existen otros ruidos de maquinaria que es posible detectar y analizar,
como son los ruidos de maquinaria auxiliar y los TRANSITORIOS. Los
primeros son los que se producen por los equipos que se encuentran
acoplados a la planta propulsora y los de funcionamiento intermitente.
Entre los primeros pueden existir compresores, bombas de combustible
y agua, ventiladores, etc., y entre los segundos bombas de achique,
grupos de aire acondicionado, etc. Los TRANSITORIOS son ruidos cortos
e intensos, a veces no específicos que se producen aleatoriamente,
por ejemplo, el sonido de un timbre, o la caida de un objeto. Muchas
veces la detección y clasificación de un TRANSITORIO es definitiva en
la identificación de un contacto; por ejemplo, un contacto del que se
oye la propulsión y su hélice, emite transitorios de disparos de cañón
permite clasificar dicho barco como un buque de guerra.
Al igual que en el análisis de ecos, el conocimiento del movimiento del
contacto es extremadamente importante. A diferencia del SONAR
ACTIVO, el SONAR PASIVO no permite obtener distancia al contacto
(existen telémetros acústicos pasivos en la actualidad, que permiten
conocer este datos con algunas restriccciones), pero las distancias de
detección son mayores y permiten obtener gráficos de tiempo-
dirección a partir de los cuales y mediante un elaborado proceso,
algunas veces asistido por ordenador, obtener la dirección, velocidad
y distancia del contacto.
Además del ruido procedente de los contacto es posible asimismo
analizar las emisiones sonar procedentes de otros equipos, y que llegan

a nuestro receptor. En este caso es posible conocer todos los datos de
la emisión como la frecuencia, la longitud del pulso, el intervalo entre
emisiones, la dirección de la que proviene, el tipo de emisión
(frecuencia modulada o pulsos de frecuencia pura, tanto por ciento
de modulación), e incluso la distancia en algunos casos, bien por el
nivel de la señal recibida, o bien por la diferencia de tiempo en que
tarda en llegar al receptor el rayo directo desde el emisor y el o los
rayos reflejados en el fondo.
Cuando la profundidad en la zona en mayor de cierta cantidad y
siempre que las pérdidas por rebote en el fondo no sean tan
cuantiosas que debiliten en exceso la señal reflejada, es posible medir
el tiempo entre la recepción del rayo directo desde el emisor y el rayo
reflejado, que llegará más tarde al receptor. A partir de esta diferencia
y conociendo la profundidad del emisor y la del fondo se puede
calcular matemáticamente la distancia al emisor.
Se llama BANDA ESTRECHA a un ancho de banda menor del 1% de la
frecuencia que se considera. La técnica de análisis espectral en
banda estrecha aumenta los alcances de detección porque consigue
mejor relación señal/ruido y permite obtener información del contacto
que el oído humano es incapaz de discernir.
Básicamente el análisis espectral trata de descomponer una banda de
ruido recibida en los tonos fundamentales que la forman para
presentarlos en un gráfico que permita su interpretación. Existen varias
técnicas para lograrlo, pero las dos más usuales son el FILTRADO y la
TRANSFORMACION.
El FILTRADO consiste en la elaboración de una serie de filtros de paso
de banda adyacentes, con lo cual se descompone la señal en sus
componentes individuales de frecuencia. La TRANSFORMACIÓN es el
método más utilizado y se basa en el Teorema de Fourier y en su
transformada rápida que permite expresar una señal obtenida en el
dominio del tiempo descompuesta en sus frecuencias constitutivas y
almacenando la amplitud de cada componente en el dominio de la
frecuencia.
Las frecuencias obtenidas tras el proceso de filtrado o transformación
se representan gráficamente al objeto de poder analizarlas de forma

visual. Existen dos tipos básicos de presentación en ejes coordenados:
La presentación frecuencia/amplitud o ALI y la presentación en
frecuencia/intensidad/tiempo o CASCADA. El primer tipo es adecuado
para ver las señales en tiempo real, es decir, en el mismo tiempo en
que se producen, por lo que resulta especialmente útil en el análisis de
transitorios, mientras que el segundo tipo es ideal para analizar señales
de larga duración como los ruidos de la planta propulsora, ya que
puede apreciarse la evolución de la señal.
Normalmente la señal que se analiza espectralmente no se presenta
en tiempo real sino promediada, esto es, la señal se muestrea o
descompone en sus frecuencias cada cierto tiempo y posteriormente
se promedian al objeto de poder detectar más fácilmente las
frecuencias fundamentales que la componen, ya que resaltan sobre el
ruido de fondo.
Independientemente de la presentación utilizada, existen dos formas
de análisis: en la primera la señal que se analiza proviene directamente
del transductor, tal y como se halla presente en el medio; en la
segunda se realiza una DEMODULACION. Esta técnica se basa en que
cualquier objeto sumergido que tenga un movimiento de rotación es

capaz de producir una modulación en amplitud del ruido ambiente.
Demodulando pues el ruido, pueden aparecer frecuencias
representativas de la velocidad de giro del objeto; aplicándolo al caso
de las hélices de un barco, podemos obtener sus revoluciones por
minuto.
Mediante el proceso de análisis podemos obtener las frecuencias
predominantes de la señal que se recibe y que por su medida y por la
existencia de armónicos (múltiplos enteros de las mismas) servirán para
obtener características del objeto detectado.
Las frecuencias producidas por máquinas rotatorias o alternativas
permiten obtener su velocidad de giro o desplazamiento de sus
émbolos; otras identificaran ruidos hidrodinámicos. Si las líneas de las
frecuencias son estables indican, en el caso de que sean producidas
por maquinaria rotativa, que la velocidad de giro es constante, por el
contrario si las líneas presentan desplazamientos en frecuencia
indicarán los cambios en la velocidad de giro. Un estudio detallado
puede reconocer el origen de cada una de las frecuencias
detectadas en un contacto; así es posible reconocer el tipo de
propulsión que lo mueve, el número de cilindros de su motor o la
frecuencia de giro de su turbina y generadores, el número de palas de
su hélice y el número de ejes que posee, la reducción entre el motor y
el eje, la frecuencia de sus generadores eléctricos, el tipo de bombas y
compresores que utiliza y sus características principales, etc.
El conjunto de sonido radiado por un barco se llama FIRMA ACÚSTICA
porque lo identifica únicamente, es como una huella digital. La FIRMA
ACÚSTICA describe con mayor o menor precisión todas las frecuencias
radiadas con su fuente originadora. Debido a que la maquinaria de un
buque no se haya en el mismo lugar, la intensidad de cada una de las
frecuencias de la firma no es la misma para todos los aspectos que el
buque presente respecto al receptor de la señal. A la expresión de las

frecuencias con sus intensidades en relación al aspecto del contacto
se le denomina MAPA TONAL.
Debido a que la mayoría de las frecuencias características de la firma
se producen por efecto de la propulsión y del ruido hidrodinámico, son
muy bajas, por lo cual pueden ser detectadas a grandes distancias.
Esto hace que el análisis espectral y la banda estrecha sean de interés
estratégico en la Guerra Acústica. La obtención de inteligencia
acústica, es decir, las firmas acústicas de buques enemigos en
potencia, es especial preocupación de la mayoría de las armadas de
todos países. Los resultados obtenidos son celosamente guardados en
secreto, para su utilización en caso de conflicto.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1) SONAR, TIPOS Y USOS
www.topografíaglobal.com.ar/archivos/teoría/sonar.html
2) El sonido y las ondas
www.sociedaddelainformacion.com/departqtobarra/ondas/SONID
O/SONIDO.htm
3) Conocimientos básicos de automóvil
www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-44.html

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