Rescate del buque Sarmiento de Gamboa

INFORME SOBRE EL RESCATE DEL BUQUE SARMIENTO DE GAMBOA
" Rescate del barco Sarmiento de Gamboa en la zona costera Puertecitos−San Luis Gonzaga, Baja
California, apoyados en imágenes multiespectrales de alta resolución".
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior Española (CICESE)
División de Ciencias del Mar
Departamento de Oceanografía
Tabla de Contenido
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1 Articulo periódico
2 Datos buque
2.1 Plan investigación Volver al mar del Cortés
2.2 Datos técnicos
3 Curriculum
3.1 Catalina Perales−Raya
3.2 Dr William F. Gilly
3.3 Avelino
4 Causas del hundimiento.
5 Localización
6 Equipo de rescate
7 Conclusiones
8 Anexo
8.1 Luz
8.2 Sonido
9 Bibliografía
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2.− DATOS BUQUE
2.1 Plan de investigación Volver al mar del Cortés
− Director del Proyecto: Dr William F. Gilly
− Administrador del proyecto: Catalina Perales−Raya
− Becario oceanográfico: Avelino Montes de Oca Reyes
Colaboradores: Dr. Arturo Martín Barajas, CICESE. Dra. Joann Stock, Estudiantes: Cristina Noyola Medrano
(CICESE), José Luis García Puga(CICESE), Mónica Hernández Méndez(UABC)
El propósito de la expedición científica volver al mar del cortes es reproducir la expedición realizada por John
Steinbeck y Edward F. Ricketts en 1940 y monitorear la fauna de invertebrados. Comparando las especies
comunes en las localidades intermareales visitadas en 1940 con aquellas halladas hoy, se identificaran
cambios de patrones temporales o biogeográficos discernibles en los ensamblajes faunísticos. Establecere un
recuento actualizado en esas localidades. También extender esta investigación alrededor de la Costa Pacífica
de Baja California Sur para investigar la biogeografía de la transición intermareal entre el Mar de Cortés y el
Pacífico.
Se realizará una investigación del Dr. William F. Gilly sobre el calamar gigante Dosidicus gigas en el Mar de
Cortés. Cuyos objetivos principales son:
1. Marcado y observaciones de video del calamar gigante: En localidades del trayecto propuesto donde se
encuentre calamar gigante Dosidicus gigas se realizarán experimentos con diversos tipos de marcas
electrónicas. También se utilizarán cámaras de video para tratar de visualizar su comportamiento natural. Así
mismo se realizarán arrastres con redes convencionales de plankton para tratar de colectar paralarvas de esta
especie. Finalmente, si se colectaran especímenes, éstos serán subidos a bordo para realizar observaciones de
comportamiento en un acuario grande. Este trabajo es parte de la colaboración entre el director científico del
proyecto y varios colegas mexicanos, Dr. Unai Markaida (El Colegio de la Frontera Sur, Unidad Campeche) y
Dr. Cesar Salinas (CIBNOR, La Paz).
2. Marcado electrónico: Se capturarán calamares adultos usando poteras comerciales normales de 30−40 cm
montadas en líneas o caéas de pescar. Los calamares serán izados cuidadosamente a bordo donde se colocará
una marca electrónica a seis de ellos y serán liberados inmediatamente. Estos dispositivos se liberan del
calamar tras un tiempo establecido y transmiten la información que registraron y guardaron, como
profundidad, temperatura y luminosidad. También se usarán marcas radio−acústicas que registran profundidad
y temperatura. Estas marcas transmiten seéales acústicas que son monitoreadas desde el barco con un receptor
adecuado.
3. Observación de video: Se empleará una cámara capaz de registrar imágenes bajo condiciones de poca luz
para observar el comportamiento natural del calamar sin la participación de luz artificial o buceadores. La
cámara estará acomodada en una caja submarina y se suspenderá por medio de un cable con el peso adecuado
para alcanzar la profundidad deseada. El objetivo específico es observar el comportamiento durante el día a
profundidades de aproximadamente 300 m. Se hipotetiza que el calamar permanece durante el día a estas
grandes profundidades donde la concentración de oxígeno disuelto es muy baja. Se pretende determinar si el
calamar se alimenta activamente a estas profundidades o permanece en ellas en estado inactivo. También se
intentará capturar calamar durante el día sumergiendo las poteras a profundidades de 300 m para analizar su
contenido estomacal. Si el calamar se halla alimentándose activamente, su estómago debería de contener
alimento fresco. Si está inactivo, éste probablemente esté vacío. Estas observaciones corroborarán aquellas
registradas por el video.
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4. Arrastres de Plancton: La localización de los lugares de desove del calamar gigante son desconocidas, pero
en aguas del centro del Golfo de California se han observado hembras maduras. Se hipotetiza que puedan
existir lugares de desove en el Golfo de California, y se pretende probar esta idea colectando paralarvas.
2.2. Datos técnicos buque
Construcciones Navales Freire inició la fase de construcción del nuevo buque oceanográfico, Sarmiento de
Gamboa, con la puesta en la grada del primer bloque de doble fondo. Era una moderna apuesta tecnológica
española que se construyó en Vigo, y que fue financiado conjuntamente por el Ministerio de Educación y
Ciencia, la Xunta de Galicia, y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas que actúa como Armador.
El B/O Sarmiento de Gamboa cubría el déficit de buques oceánicos modernos.
B/O SARMIENTO DE GAMBOA CARACTERISTICAS TÉCNICAS
DIMENSIONES
PROPULSION DIESEL−ELECTRICA
Eslora total
70,50 m.
2 Motores Eléctricos/Tándem, DC, 2 x 1.200 Kw.
Manga
15,50 m.
PROPULSORES:
Puntal total
18,70 m.
Hélice propulsora principal (popa) 4p., fix
Calado
4,90 m.
Hélice de proa acimutal/túnel (combi) 590 Kw.
Tonelaje de registro Bruto
2.979
Hélice de popa túnel de 350 Kw.
CAPACIDADES
TRIPULACION:
Combustible
550 m3
25 Científicos / 16 Tripulantes
Agua dulce
110 m3
VELOCIDAD:
Agua de lastre
495 m3
14 Nudos, autonomía: 40 días
El buque, de los más avanzados en su categoría en el ámbito de la investigación marina, tiene una eslora de
70,50 m por 15.5 m de manga, cuenta con una propulsión diesel eléctrica de la marca Siemens con motores
eléctricos fabricados específicamente para este buque por Westinghouse en Texas. Los dos motores de 1200
kW son específicos de bajo ruido
La generación eléctrica es obtenida mediante 3 motores diesel de la marca Wartsila que desarrollan una
potencia de 1440 kW cada uno. La instalación de los motores, diseñados bajo rigurosos requerimientos de
ruido y vibraciones, será en todo momento gestionada y controlada por una consultaría de ruido de primer
nivel internacional. Esta reducida irradiación de ruido y vibraciones al medio permitirá la adquisición de
diferentes parámetros oceanográficos de muy alta calidad y resolución sin alterar la fauna marina y el
medioambiente.
El Sarmiento de Gamboa también dispondrá de un sistema de posicionamiento dinámico, que permite
mantener el buque en una posición fija con una precisión métrica, un puente integrado, y capacidad para
maniobrar robots y vehículos submarinos de altas profundidades (Hasta 6000 m). Así como capacidad en
cubierta para instalar cuatro contenedores−laboratorios estándares y uno más adicional en la bodega de popa.
El buque desde la fase de diseño se ha concebido como un buque de investigación multidisciplinar
contemplándose varios escenarios de exploración marina que permitirán la realización de misiones científicas
en distintas disciplinas como la oceanografía física.
Entre las características que hacen del Sarmiento de Gamboa un buque señero están la doble quilla retráctil, y
la góndola acústica. El diseño y ubicación de la doble quilla retráctil permite al barco más flexibilidad a la
hora de trabajar y obtener mejores resultados, evitando perturbaciones hidrodinámicas, ya que estas quillas
sobresalen por debajo del fondo del barco 3.5 metros. En cuanto a la góndola se refiere, que es una de las
mejoras introducidas por el astillero dentro de fase de adjudicación. La góndola está siendo ensayada en el
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Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo para obtener el máximo rendimiento para este tipo de
barco. En esta estructura de forma de ala hidrodinámica situada a proa y bajo la quilla del buque, es donde se
instalará un sofisticado equipamiento de sensores acústicos y oceanográficos de alta resolución, que permitirá
cartografiar el fondo y sub−fondo marino, estimación de biomasa, determinación de corrientes, y
posicionamiento de vehículos submarinos operados remotamente.
Los principales espacios de trabajo y descanso en el buque se reparten en mas de 450 m2 dedicados
laboratorios y locales y entorno a 150 m2 habilitados para uso común de descanso de la tripulación y
científicos. Los laboratorios se distribuyen en:
Laboratorio Principal
Laboratorio Termorregulado
Laboratorio de Análisis
Laboratorio de Química
Laboratorio de Pesca Disección y Vía húmeda.
Equipamiento acústico:
En cuanto a Oceanografía y Biología Marina, los equipos acústicos disponibles en el BIO Sarmiento de
Gamboa son el ecosondador SIMRAD EK−500 y perfilador de corrientes por efecto Doppler. En Geociencias
Marinas se dispone de la sonda SIMRAD−EM12, la sonda SIMRAD−EM1002/S, la sonda SIMRAD−EA500
y la sonda TOPAS.
Ecosonda Biológica EK60
Instalada en las quillas retráctiles, las ecosondas biológicas se emplean en la estimación acústica de biomasa,
especialmente peces, aunque también otros organismos marinos.
Ecosonda Multihaz Aguas Profundas
Ecosondador multihaz para batimetría 3D
Equipamiento adicional:
Correntímetro Doppler (ADCP)
Ecosonda Multihaz aguas someras
Ecosonda Paramétrica
Además, existen otros locales como un centro de control de sondas, un hangar para operaciones con el CTD,
un centro de operaciones de sísmica, un centro de cálculo, un local para el gravímetro, una cámara frigorífica
de −25º C (15 m3), una sala de pre−congelación y un parque de pesca y bodega. Las zonas de uso general
están constituidas por una sala de reuniones, sala de informática, y una zona de esparcimiento donde se ubican
las salas de TV y bibliotecas. También destacar los tanques anti−escora de corrección automática que
permiten que el barco esté adrizado en todo momento y dando un mayor confort a la tripulación.
Todo el material que el buque lleva consigo es de vital importancia para el gobierno español, ya que es un
equipo muy costoso que ha contado con un enorme presupuesto. Por ello es de vital importancia hacer un
estudio para ver las posibilidades que hay en subir el barco a superficie, o al menos recoger todo el equipo del
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fondo.
4. CAUSAS HUNDIMIENTO
Geográficamente el Mar del Cortés se ubica en una región de clima subtropical, lo cual ocasiona grandes
variaciones climáticas, anuales e incluso diarias. En primavera la circulación sinóptica de los niveles bajos de
la atmosfera de la región norte del Golfo de California es dominada or un centro de alta presión que se
localiza al suroeste de Estados Unidos, lo cual causa eventes de tres a diez días de duración, de viento muy
fuerte, seco y frío, proveniente del noroeste que se mueve paralelo al eje longitudinal del golfo.
Debido a las causas explicadas en el párrafo anterior, vemos que la tormenta que hundió al Sarmiento de
Gamboa era impresvisible y bestial para el buque. Ello hizo que sufriera tales daños irreparables que
finalmente sucumbió en el océano.
5. LOCALIZACIÓN
Para localizar el barco se hizo una caracterización de la franja costera comprendida entre Puertecitos y San
Luis Gonzaga, Baja California, a través de la aplicación de técnicas de sensores remotos y sistemas de
información geográfica, generando un conjunto de productos cartográficos e información, que describen
detalladamente la zona, haciendo énfasis en la geología, geomorfología e hidrología superficial. Se utilizó una
imagen satelital Landsat sensor TM y datos colectados en un levantamiento aéreo. Se hicieron varias visitas a
la zona de estudio para hacer reconocimiento y verificación de campo, registrando el trazo de caminos y la
ubicación de sitios de interés con ayuda de un sistema de posicionamiento global (gps). Se generó una base de
datos de las fotografías tomadas en el campo y de la fotografía aérea con su respectiva ubicación geográfica.
Con la información geográfica generada para esta franja costera del Mar de Cortés, la Dirección de Desarrollo
Urbano y Ecología, usuario del proyecto, localizó la posición exacta del navio. Ello ayudará a que el buque
pueda ser subido a superficie de nuevo y así poder recuperar todo el equipo invertido.
5.1 Zona de Estudio
La zona de estudio, conocida geológicamente como la provincia volcánica de Puertecitos, comprende un
franja costera de 100 km de longitud por 30 km de ancho en las costas del Golfo de California.
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Administrativamente se ubica en la Delegación de Puertecitos del Municipio de Ensenada del estado de Baja
California y está delimitada por las localidades costeras de Puertecitos y San Luis Gonzaga.
• Levantamiento aéreo
Se realizó un levantamiento aéreo en las provincias volcánicas de "Puertecitos" y "Tres Vírgenes", en los
estados de Baja California y Baja California Sur, respectivamente. El levantamiento se llevó a cabo del 29 de
Abril al 5 de Mayo de 2007 sobre volando las dos zonas a una altura entre los 2200 y 2400 metros sobre el
nivel del mar, utilizando una cámara fotogramétrica y un barredor hiper−espectral. Este vuelo fue financiado
por la Fundación Nacional para las Ciencia (NSF) de los E.U. a través de un proyecto de la Dra. Joann Stock,
colaboradora del Instituto Tecnológico de California (CALTECH), cuyo objetivo es estudiar las dos
provincias volcánicas y el riesgo volcánico al que están sujetas.
5.3 Levantamiento hiper−espectral.
El sensor utilizado en el vuelo es conocido como MASTER, que es un simulador para plataformas aéreas del
ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) y del MODIS (Moderate
Resolution Imaging Spectroradiometer). El sensor hiper−espectral MASTER cuenta con 50 bandas
espectrales que van desde los 460 hasta los 12,750 nanómetros.
En la provincia volcánica de Puertecitos se hicieron 13 líneas de vuelo con un azimut de 347° en una
dirección y 167° en la dirección inversa. El levantamiento con el barredor MASTER tuvo un mayor
cubrimiento que el de fotografía aérea, registrando digitalmente a lo largo de las líneas de vuelo en sus 50
bandas con una resolución espacial aproximada de 5m.
Una vez localizado el barco, procedemos a la explicación de la posible reflotación del buque por medio de
diferentes posibilidades.
6. EQUIPO DE RESCATE
Una vez hecho el análisis completo de la zona, nuestro especialista en instrumentación oceanográfica
propone:
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−En primera instancia, el uso de instrumentos sónicos para determinar la posición−situación del buque en
cuestión.
− Posteriormente, definir de manera exacta las condiciones en las que se encuentra. Para ello utilizaremos los
denominados ROV (Remotely Operated Vehicles); los cuales poseen un mecanismo de control remoto que
nos permite operar desde la superficie sin necesidad de contar con buzos, lo cual resulta inviable en esta zona.
−Por último se realizará una completa evaluación de los datos obtenidos para decidir cuál es el mejor método
a la hora de recuperar el material.
Para el primer punto sería necesario el empleo de un sónar de barrido lateral, método más efectivo, puesto
que permite el escaneo de una zona mucho más amplia y de una forma más precisa. Este es un instrumento de
alto coste económico, por lo que detallamos otro posible método:
−La ecosonda permite el escaneo de un área más restringida, pero el coste económico es mucho menor.
También podríamos barajar la posibilidad de utilizar una ecosonda multihaz.
Es necesario conocer la distribución de las masas de agua, puesto que, como hemos citado anteriormente, las
características del agua influyen sobre la velocidad y dirección de la propagación del sonido. Aunque
disponemos de diagramas de salinidad y de distribución de las masas de agua, emplearemos un CTD, que nos
dará in situ las características del agua y nos permitirá la calibración de los instrumentos de forma más
precisa.
Sería interesante disponer, también, de un correntímetro para poder determinar cuáles son las corrientes
locales en las coordenadas en las que teóricamente se hundió el buque. Esto podría ser de ayuda para estudiar
hacia dónde puede haberse desplazado el buque a causa de las corrientes, facilitando así su encuentro.
REFLOTACIÓN DEL BUQUE
La técnica de rescate consiste en sujetar al buque hundido una serie de correas atadas a grandes flotadores
que, llenados simultáneamente de aire, llevarán el buque y toda la instrumentación a la superficie.
• Esta es una tarea que puede parecer más complicada, pero que presenta gran número de ventajas sobre
la extracción de la instrumentación en el fondo:
• Las tareas a realizar son más sencillas: en lugar de tener que cortar, soldar, ... e introducirse en el
buque, los ROV trabajan siempre desde el exterior de la embarcación hundida y su única tarea es la de
posicionar las correas y los flotadores. Esto disminuye mucho los riesgos.
• Las conexiones de la instrumentación no están expuestas al contacto con el agua; disminuyendo el
posible daño a los instrumentos.
• El ajetreo al que se somete los instrumentos es menor, lo que va a favor de su conservación.
Aún así, es un método que también conlleva determinados riesgos:
• Si el casco del buque no está en buenas condiciones, este podría romperse; perdiéndose así toda la
instrumentación.
7. CONCLUSION
8. ANEXO
8.1 LA LUZ
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Generalidades:
La luz es el conjunto de las ondas electromagnéticas que se pueden ver con los ojos, ósea que es un conjunto
de rayos luminosos de longitud de ondas diferentes, entre 0,4 µm (violeto) y 0,7 µm (rojo).
Siendo como una onda, la luz se comporta igual y tiene las mismas propiedades que cualquier onda, así que se
produce perdida de intensidad luminosa en el océano. Durante los primeros metros, los infrarrojos están
absorbidos, poca luz llega a 100 metros, y no se ve nada a 1000 metros.
Entonces, como en cualquier medio, se nota la absorción y la difusión en el agua.
Propiedades físicas de la luz
La absorción de la luz en el agua del mar, es la absorción de la energía de los fotones, por transición de
niveles de energía, con los átomos y las moléculas que constituyan el agua del mar. Esa propiedad produce
perdida de intensidad luminosa en el océano, y depende de la concentración de los constituyentes, que
determinen cuales son las longitudes de ondas que estarán absorbidas. Por lo tanto, la difusión del agua en el
mar depende de las propiedades del agua de mar.
El agua puro es el constituyente que absorbe lo más la luz, sobre todo con los infrarrojos. Luego, las
substancies orgánicas en suspensión absorben mucho también. Sin embargo, las moléculas que constituyen las
sales marinas tienen poco efecto sobre la absorción de la luz en el agua.
La difusión de la luz es un fenómeno físico, que se ocurre cuando la luz cruza varios medios, entrenando un
cambio de dirección de los rayos luminosos. Son las partículas en suspensión y las moléculas de aguas de
diferentes densidades que influyen así sobre la luz.
Con partículas grandes, la difusión es el resultado de la difracción, reflexión y refracción.
Sin embargo, cuando las partículas son más pequeñas que la longitud de onda, no se puede utilizar la teoría de
la óptica geométrica para explicar el fenómeno de difusión. Entonces, en este contexto, hay que utilizar las
propiedades de las ondas electromagnéticas.
De manera global, la atenuación de la luz, ósea la perdida de intensidad luminosa, es debido a la absorción. La
difusión en el agua del océano tiene menos impacto sobre la luz, aunque haya que saber que se produce. El
esquema siguiente resume el camino de la luz en el agua del mar:
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La luz estando en unos pocos metros de profundidad, por culpa de la atenuación, su presencia se reduce a la
capa fótica. Aquélla es la zona donde se puede producir la fotosíntesis, porque se encuentra bastante luz, y
corresponde entonces a la capa la más superficial del mar, ósea más o menos 100 metros. Toda la columna por
debajo sería la capa afótica.
Esa atenuación depende de la longitud de onda del agua y de las propiedades físicas y químicas del agua
donde están cruzando los rayos luminosos.
Por lo tanto, este fenómeno nos da informaciones sobre las densidades, las concentraciones de materias en
suspensión (o turbidez), y la productividad biológica del medio.
Sacar información del agua gracias a la luz
La concentración de materias en suspensión se llama la turbidez, y se puede medir de tal manera que sepamos,
por ejemplo, si un agua es sucia o no. En efecto, como lo vimos antes, las partículas en suspensión dispersan
la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la
concentración de oxígeno más aún.
Las partículas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más
calientes, y reduciendo así la concentración de oxígeno en el agua (el oxígeno se disuelve mejor en el agua
más fría). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que se favorece la
multiplicación de otros.
Por fin, como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los lagos poco profundos se
colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas de
los peces se tupen o dañan. Entonces, es primordial medir o eliminar la turbidez.
La turbidez se mide en NTU: Unidades Nefelométricas de Turbidez. El instrumento usado para su medida es
el nefelómetro o turbidímetro, que mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz
pasa a través de una muestra de agua. La unidad usada en tiempos antiguos era las JTU (Unidades de Turbidez
de Jackson), medidas con el turbidímetro de vela de Jackson. Esta unidad ya no está en uso estándar.
En lagos la turbidez se mide con un disco Secchi (como en la fotografia). Se trata de un disco blanco y negro,
que se deja caer en el agua atado a una cuerda. Luego, se anota la profundidad que el disco alcanza hasta que
se pierde de vista. Esto proporciona una estimación del nivel de turbidez en el lago.
La bioluminiscencia es la producción y la emisión de luz por un organismo, debido a una reacción química.
Durante aquélla, la energía química se convierte en energía luminosa.
Esa luz puede ser producida por un órgano, o por un organismo simbiótico viviendo en uno mas grande, a
partir de un compuesto químico que se llama la luciferina.
8.2 SONIDO
Propiedades
El término «sonido» tiene un doble sentido: por un lado se emplea en sentido subjetivo para designar la
sensación que experimenta un observador cuando las terminaciones de su nervio auditivo reciben un estímulo,
pero también se emplea en sentido objetivo para describir las ondas producidas por compresión del aire que
pueden estimular el nervio auditivo de un observador.
El sonido se produce por la vibración de los cuerpos, la cual se transmite al aire que los rodea y, a través de
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éste, llega hasta nuestros oídos.
Dos experimentos muy sencillos permitirán confirmar estas aseveraciones.
1) Se disponen dos panderetas, próximas una frente a otra. De una de ellas se suspende un pequeño péndulo.
Al golpear la otra, el péndulo comienza a vibrar.
2) Dentro de una campana en la que se ha hecho el vacío, se coloca un despertador: cuando se dispare la
alarma no se oirá ningún sonido.
El experimento 1) demuestra que el sonido se produce por la vibración de un cuerpo, mientras que el
experimento 2) demuestra que para que el sonido se transmita debe existir un medio elástico a través del cual
se puedan propagar las vibraciones que lo originaron. Ese medio elástico es normalmente el aire, pero puede
ser cualquier otro gas, un líquido o un sólido.
Cuando una onda sonora llega al tímpano del oído, éste entra en vibración y su vibración se transmite a los
huesecillos que se apoyan suavemente sobre él. Es una situación del todo similar a la del experimento con dos
panderetas dispuestas una frente a otra que habíamos propuesto.
Los instrumentos musicales ilustran perfectamente la variedad de cuerpos cuya vibración puede dar origen a
un sonido. Esencialmente, en los instrumentos de viento, lo que vibra es la columna de aire contenida en el
instrumento; en los instrumentos de cuerda, lo que vibra son las cuerdas del instrumento; y en los
instrumentos de percusión lo que vibra es un diafragma o bien un objeto metálico (unos platillos, por
ejemplo).
Para estudiar el sonido en una dimensión, usamos el trazado de una forma de onda sinusoidal simple. La
figura A es una onda sinusoidal.
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