DPA - DIIV
Departamento de Propagación Acústica de la
Dirección de Investigación de la Armada

INVESTIGACIÓN & DESARROLLO

En el DPA se llevan a cabo actividades de I&D que involucran investigación básica y aplicada, de carácter dual, es decir, contribuciones a la comunidad científica en general y a actividades de carácter operativo para la Armada Argentina.

Las líneas de trabajo principales son:

• Propagación acústica en el océano: implica la modelación y medición de las pérdidas por transmisión acústica.
• Dispersión acústica (scattering): interacción del sonido con objetos dispersores (tales como micro-organismos, plancton, peces, burbujas, vehículos submarinos). Involucra la modelación y medición de la respuesta acústica de los mencionados dispersores.
• Hidroacústica pasiva y Ruido Ambiente Submarino: determinación del Nivel de Ruido en diferentes puntos del océano. Estudio de Fuentes de Ruido Subacuático de diverso origen y análisis de las señales acústicas que generan.

El abordaje de estas líneas se hace, por una parte, a través de modelación teórica y simulación computacional y por otra, a través de mediciones experimentales en laboratorio y en el mar y del análisis y procesamiento de señales acústicas registradas.

Las mediciones acústicas se realizan in situ durante campañas oceanográficas y también en experimentos controlados realizados en laboratorio.

El problema de la propagación de sonido en aguas poco profundas (menor que 200 m) comienza a estudiarse en forma sistemática en la década del 60, especialmente en EE.UU. Debido a su complejidad y a su naturaleza estadística sigue siendo, aún hoy, un campo abierto para la investigación básica y aplicada. El parámetro acústico fundamental a estudiar es la Pérdida por Transmisión (TL: del inglés, Transmission Loss) que depende fuertemente de la frecuencia acústica, de la distancia fuente-receptor, del tipo de fondo, las masas de agua involucradas, la dispersión (scattering) debido a la rugosidad de la superficie libre del mar, las micro burbujas subsuperficiales, la absorción química en el agua, etc. Esta dependencia ha conducido a estudiar exhaustivamente cada uno de estos fenómenos físicos en forma independiente. Asimismo, se han realizado estudios de reverberación de superficie y de volumen. Se han realizado mediciones in situ de TL en función de la distancia fuente-receptor, reflectividad de fondo, fuerzas de "scattering" de fondo y de volumen, respuesta acústica de micro-plancton, ruido ambiente, durante campañas oceanográficas nacionales con el apoyo de unidades de la Armada Argentina, y durante otras campañas extranjeras y conjuntas. Algunos resultados teóricos han sido incluidos en el desarrollo de sistemas automatizados de Predicción de Alcance SONAR, de uso operativo en las unidades de la Armada Argentina, y otros, constituyen modelos de estudio referenciales.

El problema de dispersión acústica (scattering) consiste en calcular el campo de sonido producido por uno o varios objetos cuando son insonificados por una onda de presión acústica conocida. Bajo algunas aproximaciones ese problema puede ser modelado por la ecuación de Helmholtz, cuya implementación computacional puede hacerse utilizando el método de elementos de contorno (BEM, Boundary Element Method) u otros métodos basados en formulaciones integrales como la aproximación de Kirchhoff para alta frecuencia. Para la modelación de este fenómeno y otros que requieran cálculo intensivo, se cuenta, desde 2017, con un cluster de desarrollo conformado por 88 procesadores E5-Xeon y 288 GB de RAM, que es administrado y operado por personal del Departamento.

Para problemas de scattering de alta frecuencia en dos o tres dimensiones se utiliza el cluster de desarrollo del Departamento.

El Ruido Ambiente subacuático (NL: del inglés, Noise Level) es un parámetro acústico característico de una ubicación geográfica y profundidad determinadas del océano, mar o ambiente subacuático en general. Según la definición tradicional conceptualmente, corresponde al ruido de “fondo” (background) remanente, en ausencia de toda otra fuente identificable. Es el nivel de energía acústica mínimo que debe tener una señal para ser detectada (como en los casos de un eco proveniente de un blanco o el sonido producido por un submarino). Se mide omnidireccionalmente y es originado principalmente por ruido en la superficie marina (debido al viento, oleaje o lluvia), ruido de origen biológico (producido por peces, mamíferos e invertebrados), ruido sísmico o geoacústico natural, ruido de tráfico marítimo (originado por tráfico marítimo distante).  Según esta definición, se excluyen sonidos ocasionales o momentáneos, tales como podrían ser los causados por el pasaje de un buque en las cercanías o por chaparrones aislados. Asimismo, para la correcta medición de Ruido Ambiente, debe excluirse cualquier tipo de “ruido propio” (tal como el ruido generado por el flujo de corrientes de agua alrededor del hidrófono y su infraestructura de montaje) y por supuesto también se debe descontar el ruido de origen eléctrico sobre la señal medida. Actualmente el Ruido Ambiente subacuático se define con un enfoque empírico, como todo sonido subacuático, ya sea de origen natural o antropogénico, excepto aquellos producidos por el arreglo o montaje para el despliegue de hidrófonos, por la operación o recuperación del equipamiento de medición y adquisición o por su plataforma de montaje asociada. Desde el punto de vista ambiental, suele denominárselo también como “paisaje sonoro”. La hidroacústica pasiva permite tanto la caracterización acústica de los ambientes subacuáticos como la medición y caracterización de las señales acústicas generadas por las distintas fuentes generadoras de ruido o sonidos subacuáticos de diverso origen.

Vinculación interinstitucional

A lo largo de su historia los investigadores dedicados a actividades de I+D en el ámbito de la Armada Argentina han establecido y mantenido vinculaciones interinstitucionales con universidades públicas y privadas, organismos de investigación científica a nivel nacional e internacional.

Actualmente, el Departamento  mantiene, con el Gabinete de Hidroacústica del Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero (INIDEP), un fructífero programa de I+D en acústica marina con aplicación directa a pesquerías.

Tiene participación activa en el Área Hidroacústica, como parte del Grupo de Trabajo Golfo San Jorge de la Iniciativa Pampa Azul.

Recientemente se ha iniciado una vinculación directa con la Dirección Nacional de Evaluación Ambiental (DNEA) de la Secretaría de Cambio Climático y Desarrollo Sostenible e Innovación (SCCDSI) del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Nación (MAyDS) sobre temas de interés común en relación a potenciales impactos ambientales generados por fuentes de Ruido Submarino.