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UNIVERSIDAD DE COLIMA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAMAESTRIA EN CIENCIAS COMPUTACIONALES

EVOLUCION DE LOS SISTEMAS DE ADQUISICION, ALMACENAMIENTOY PROCESAMIENTO DE INFORMACION OCEANOGRAFICA

TESIS

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRO EN CIENCIAS COMPUTACIONALES

PRESENTA

IRMA GONZALEZ CHAVARIN

ASESORES: M.C. ANDRES GERARDO FUENTES COVARRUBIAS YM.C. ALEJANDRO MORALES BLAKE

COQUIMATLAN, COL., FEBRERO DEL 2000

C. IRMA GONZALEZ CHAVARIND/C EL NARANJOMANZANILLO, COL.

EXPEDIENTE 267NUM. 89-5 167

Informo a usted que ha sido aprobado colno tema de titulación para obtenerel grado de MAESTRO EN CIENCIAS COMPUTACIONALES.

El solicitado por usted bajo el título ” EVOLUCION DE LOS SISTEMAS IlE ADQUISICION,ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE INFORMACION OCEANOGRAFICA”

Desarrollado bajo los siguientes puntos:

1 .- INTRODUCCIONII .- ANTECEDENTESIII .- DESCRIPCION DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO OCEANOGRAFICOiV .- DESARROLLO Y ESTADO ACTUAL DEL EQUIPO OCEANOGRAFICO FUNDAMENTALv .- REGLAS INTERNACIONALES DE ESTANDARIZACION DE LA INFORMACION

OCEANOGRAFICAVI .- SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE DATOS PARA SU

ANALISISVII .- PERSPECTIVAS FIJTURAS

BIBLIOGRAFIA

Al Inismo tiempo infornlo a usted que han sido designados con10 asesoresde titulación a los C. M.C. ANDRES GERARDO FUENTES COVARRUBIAS y M.C. ALEJANDRORAFAEL MORALES BLAKE.

En cada uuo de los ejemplares de titulación que presente para examen,

cc.p. EXPEDIENTE ALIJMNAAGFC/merv*

Km 9 Carretera ~~olir~1a-~~~~~rrin,ñI1Ai, A P 29~ / Cnlirrla. Mbxico / 7CICfnno y Fax 01 (332) 3 01 30

H. CONSEJO TECNICO DEL POSGRADODE LA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAP R E S E N T E .

Por m e d i o d e este conducto in formo que la C. IRMA

GONZALEZ CHAVARIN

terminó su período de revisión de tesis:

“ E V O L U C I O N D E L O S S I S T E M A S D E ADQUISICION, ALMACENAMIENTO YPROCESAMIENTO DE INFORMACION OCEAl’jOGRAFICA”

Cuyo contenido es el siguiente :

1 .- INTRODUCCIONII .- ANTECEDENTESIII .- DESCRIPCION DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO OCEANOGRAFICOIV .- DESARROLLO Y ESTADO ACTUAL DEL EQUIPO OCEANOGRAFICO FUNDAMENTALV .- REGLAS INTERNACIONALES DE ESTANDARIZACION DE LA INFORMACION


ANALISISVII .- PERSPECTIVAS FUTURAS

BIBLIOGRAFIA

El cual cumple con los requisitos necesarios para su aprobación, por lo cual

lo autorizo para su impresión.

Coquimatlán, Col.,

c.c.p. EXPEDIENTEAGFC/merv*

H. CONSEJO TECNICO DEL POSGRADODE LA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAP R E S E N T E .

Por m e d i o d e

GONZALEZ CHAVARIN

terminó su período de revisión de tesis:

este conducto informo ve la C. IRMA

“EVOLUCION DE LOS SISTEMAS DE ADQUISICION, ALMACENAMIENTO YPROCESAMIENTO DE INFORMACION OCEANOGRAFICA”

Cuyo contenido es el siguiente :

1 .- INTRODUCCIONII .- ANTECEDENTESIII .- DESCRIPCION DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO OCEANOGRAFICOIV .- DESARROLLO Y ESTADO ACTUAL DEL EQUIPO OCEANOGRAFICO FUNDAMENTALV .- REGLAS INTERNACIONALES DE ESTANDARIZACION DE LA INFORMACION


ANALISISVII .- PERSPECTIVAS FUTURAS

BIBLIOGRAFIA

El cual cumple con los requisitos necesarios para su aprobación, por lo cual

lo autorizo para su impresión.

A T E N T A M E N T ECoquimatláu, Col., 17 de Febrero del 2000

RAFAEL MORALES BLAKE.ASESOR DE TESIS

c.c.p. EXPEDIENTEARMB/merv*

AGRADECIMIENTOS:

Agradezco la Universidad de Colima y en particular a la Facultad de IngenieríaMecánica y Eléctrica por la oportunidad que nos ofrecieron para culminar losestudios de posgrado.

A mis asesores: M. en C. Gerardo Fuentes Covarrubias y M. en C. AlejandroMorales Blake, su apoyo incondicional en el momento que lo requerí, gracias por suatinada dirección.

Al M. en C. Sergio Alberto Lau Cham Director de la Facultad de CienciasMarinas de la Universidad de Colima, por todas las facilidades brindadas para larealización de la presente tesis.

Al Dr. Gustavo Calderón Riveroll director del Instituto Oceanográfico delPacífico de la Secretaría de Marina (1977-I 994) su apoyo invaluable para que yopudiera realizar mis estudios de posgrado.

A todos mis maestros de la FIME que con su guía y experiencias motivaron misuperación profesional.

Al personal Directivo y Administrativo de la FIME (89-91) por su paciencia paradar solución a nuestras exigencias estudiantiles.

III

DEDICATORIA:

A Juán José y los firpos.

IV

INDICE GENERAL

Pag.

l.-II.-

lll.-

PRESENTACIONAGRADECIMIENTOSDEDICATORIAINDICE GENERALINDICE DE FIGURASINDICE DE TABLASRESUMENABSTRACTANTEPROYECTO

( 1)(11)W)(IV)(VI)(VIII)(IX)(Jo(1)

INTRODUCCION (9)ANTECEDENTES (16)

2.1.- ADQUISICION DE DATOS Y MONITOREODE VARIABLES OCEANICAS. (16)

DESCRIPCION DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTODEL EQUIPO OCEANOGRAFICO FUNDAMENTAL

3.1.- BATITERMOGRAFO3.1_1_- BATITERMOGRAFO BT3.1.2.- BATITERMOGRAFO DESECHABLE XBT

3.2.- CTD3.2.1.- GENERALIDADES DEL CTD MARK III de la EG&G3.2.2.- ADQUISICION DE DATOS3.2.3.- PROCESAMIENTO DE DATOS3.2.4.- ESTRUCTURA Y TRANSFERENCIA DE DATOS

3.3..- CORRIENTIMETRO INTEROCEAN MODELO 1353.3.1.- GENERALIDADES3.3.2.- ADQUISICION DE DATOS3.3.3.- ALMACENAMIENTO DE DATOS

(24)(24)(24)(25)

(28)(28)(30)(33)(34)(35)(35)(36)(36)

IV.- DESARROLLO Y ESTADO ACTUAL DEL EQUIPOOCEANOGRAFICO FUNDAMENTAL. (39)

4.1.- EL PRINCIPIO DOPPLER (40)4.2.- CORRIENTIMETRO ARGONAUTA DOPPLER Modelo SonTek. - (43)

4.2.1.- GENERALIDADES (43)4.2.2.- ADQUISICION DE DATOS. (45)4.2.3.- PROCESAMIENTO DE DATOS (47)

4.3.- CTD MicroCAT SBE 37SI (47)4.3.1.- GENERALIDADES (47)

4.3.2.- ADQUISICION DE DATOS (48)4.3.3.- PROCESAMIENTO DE DATOS VW

V.- REGLAS INTERNACIONALES DE ESTANDARIZACIONDE LA INFORMACION OCEANOGRAFICA (53).

5.1.- EL ESTANDAR DE LA NODC PARA DATOS DECORRIENTIMETRO ARGONAUTA (54)

5.1.1.- METODOLOGIA (54)5.1.2.- DESCRIPCION DEL FORMATO PARA EL

ENCABEZADO DEL REGISTRO (56)

5.13.- REGISTRO DE DATOS (57)

VI.- SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTODE DATOS PARA SU ANALISIS. (60)

6.1.- FORMATO PARA REPORTAR DATOSDE CORRIENTIMETROS (FO1 5) (61)

6.1 .l .- FORMATO DE DATOS (61)6.2.- FORMATO PARA REPORTAR DATOS DE CTD

DE ALTA RESOLUCION.(F022) (63)6.2.1.- ESTRUCTURA DE ARCHIVOS (64)

VII.- PERSPECTIVAS FUTURAS (72)

7.1.- VEHICULOS REMOLCADORES DE INSTRUMENTOS (73)7.2.- INSTRUMENTOS DE TECNOLOGIA SUPER-ALTA (74)

7.2.1.- ADQUISICION DE DATOS (75)

BIBLIOGRAFIA (80)GLOSARIO DE TERMINOS (84)

VI

INDICIE DE FIGURAS

Pag.

Fig. 1. -Plataforma de Instrumentación Flotante (FLIP).(Thurman, 1997) (18)

Fig. 2.- Termómetro reversible en posición invertida. (McCormick, 1976) (21)

Fig. 3. -Botellas tipo Nansen diseñadas para colectade agua a profundidad. (Weihaupt, 1984). (22)

Fig. 4a).- Batitermógrafo BT. Parte externa.(McCormick, 1976) (24)

Fig. 4b).- Batitermográfo BT. Mecanismo interno de trabajo.(McCormick, 1976) (25)

Fig. 5.- Sistema de adquisición de datos del XBT.(Hewlett-Packard, 1983) (26)

Fig. 6.- Roseta con CTD Mark III y CTD SEACAT SBE 19-03Montado. (Morales Blake, 1999) (29)

Flg. 7.- Características de la Celda de Conductividad.(EG&C, 1990) (31)

Fig. 8a).- Diagrama del Termómetro de Platino.(EG&C, 1990) (32)

Fig 8b).- Diagrama del termómetro de respuesta rápida(Termistor). (EGBC, 1990) (33)

Fig.- 9.- Corrientímetro mecanismo interno de trabajo.(Smith, 1980). (35)

Fig.- lo.- Acción de organismos incrustantes en corrientímetrosde instalación fija. (Summerhayes, 1998). (37)

Fig. ll.- Salida de datos del Corrientímetro.(Smith, 1981) (37).

VII

w

Fig. 12.- Rayo Simple del Corrientímetro Monostático Doppler.(SonTek, 1997). ). (41)

Fig. 13.- Transductores en el casco del barco FLIP.(Summerhayes, 1998). (44

Fig. 14.- Corrientímetro Argonauta Doppler con computadora Notebook,(Morales Blake, 1999) (45)

Fig. 15.- Corrientímetro Argonauta Doppler. En posición de adquisiciónde datos. (http://www.Sontek.com). (46)

Fig. 16.- CTD, a bordo del Buque Oceanográfico “Alta?, bajadopor estudiantes de la FACIMAR. (Morales Blake, 1999) (48)

Fig. 17.- Casco remolcable para CTD, vista lateral (superior) y vistade planta (inferior). (Filonov, 1996). (73)

Fig. 18.- Long-term Ecosystem Observatory at 15m deep. (LEO-l 5)(http://www.mar¡ne.rudgers.edu/cool:21/12/99). (75)

Fig. 19.- Vehículo de Operación Remota (ROV) de LEO-l 5(http://www.marine.rudgers.edu/cool:21/12/99). (76)

Fig. 20.- Detalles del equipo utilizado en LEO-15.(http.I/www.marine.rudgers.edu/cool:21/12/99). (77)

VIII

INDICE DE TABLAS

Pag.

TABLA l.- Características del CTD MicroCat SBE 37SI (49)

IX

RESUMEN

Se analizan sistemas de monitoreo de las variables oceanográficas:

Temperatura, Salinidad, Profundidad y Corrientes Marinas, con el fín de interpretar

su evolución durante los últimos años. Se compara el equipo utilizado en centros de

investigaciones marinas regionales con los establecidos por universidades de

Estados Unidos de Norteamérica. Se describen: sistemas analógicos con monitoreo

discreto, sistemas digitales de monitoreo continuo; almacenamiento de datos en

dispositivos de memoria y capacidad para transferir datos en tiempo real utilizando

conectores RS232 mediante puerto serial a una PC y el sistema Long-term

Ecosystem Observatory (LEO-15) implementado por la Universidad de Rutgers en

Nueva Yersey, U.S.A., en colaboración con otras instituciones del mismo país; que

utiliza un moderno y eficiente sistema digital de adquisición de datos oceanográficos

con instrumentos de elevada tecnología. Se describen además los protocolos

internacionales de divulgación, publicación e intercambio de datos oceanográficos en

línea regulados por la NOAA.

X

ABSTRACT

Oceanographic monitoring systems of variables such as temperature, salinity,

depth and marine currents were analysed, with aim to interpreted his evolution during

latest years. It compare instruments using by regional marine research centers with

those establising on the coastal laboratories of some Universities of Unites States. A

description is made on analogy and systems for continuous monitoring in real time,

storing and trasferring data utilize RS232 with conection by serial port to a personal

computer and the Long-term Ecosystem Observatory (LEO-15) system implemented

by Rutgers University and others, has a most modern and efficient system of data

oceanography adquisition with high technology devices. The international protocols

divulgation and publication the on-line oceanographic data regulate for the National

Oceanographic and Atmospheríc Administration (NOAA) it describe.

UNIVERSIDAD DE COLIMAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

MAESTRIA EN CIENCIAS: AREA COMPUTACION

SOLICITUD DE AUTORIZACION DE TEMA DE TESIS

M.C. RICARDO FUENTES COVARRUBIAS le solicito atentamente, efectúe los

trámites para que se revise el contenido del tema de tesis con el cual pretendo

obtener el título de MAESTRA EN CIENCIAS: AREA COMPUTACION

Con el siguiente:

A).- TEMA DE TESIS

Evolución de los Sistemas de Adquisición, Almacenamiento y Procesamiento

de Información Oceanográfica.

B).- AREA RESPONSABLE

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ciencias Marinas

C).- AREA DE INVESTIGACION

Procesamiento Digital de Señales

Oceanografía Regional

D).- DURACION DEL PROYECTO

Cuatro Meses

E).- DESCRIPCION DEL PROYECTO

La Facultad de Ciencias Marinas contempla en su plan de desarrollo 1997-

2006 en su Programa de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP) el fortalecimiento

de tres Líneas de Investigación dentro de las cuales destaca la de Oceanografía

Regional, la generación del conocimiento en esta disciplina como en muchas otras

se basa en el desarrollo de metodologías de campo que involucren instrumentos y

técnicas de adquisición de datos precisas y confiables. La Facultad de Ingeniería

Mecánica y Eléctrica a su vez desarrolla la línea de investigación Procesamiento

Digital de Señales, con un enfoque particular dentro del programa de posgrado en el

campo de los sistemas computacionales, donde forma recursos humanos capaces

de manejar la alta tecnología que demandan las actividades de docencia e

investigación. Este trabajo se pretende que apoye a la tomar decisiones pertinentes

en la compra de equipo oceanográfico con fines didácticos, ya que es necesario

conocer las últimas innovaciones que existen en el mercado así como tener el

conocimiento adecuado acerca del principio de su funcionamiento.

I).- RESUMEN DEL PROYECTO

Se realiza un diagnostico acerca de las técnicas de medición que han sido

utilizadas durante los últimos veinte años en los Centros de Investigación

Oceanográfica de la región así como se analiza el principio de funcionamiento del

equipo que han usado para realizar la adquisición de datos de las variables

oceanográficas más importantes: Temperatura, Salinidad y Presión a diferentes

profundidades de la masa de agua en cualquier región oceánica así como el

movimiento que sufre a causa de la variación de esas variables; por medio de las

corrientes marinas.

3

Se compara con la tecnología que existe actualmente en el mercado y se

realiza el análisis acerca de los adelantos existentes y mejoras en los principios en

los cuales se basa la adquisición del comportamiento de las variables, así como las

formas de almacenamiento y procesamiento que han revolucionado en la actualidad

para mejorar las investigaciones en Ciencias Marinas.

ll).- OBJETIVO DEL PROYECTO

Hacer un análisis de la evolución que han tenido las técnicas de mediciones

oceanográficas en los últimos años; así como describir el principio de

funcionamiento del equipo utilizado en la actualidad, que sirva como base para

mejorar la docencia en la DES Ciencias Marinas.

III).- METAS

Tener un pleno conocimiento del Principio de Funcionamiento de los equipos

utilizados en la generación del conocimiento en Oceanografía Regional, garantizar su

buen uso y lograr la exactitud requerida en las mediciones oceánicas.

IV).- METODOLOGIA

1 .- Recopilación de la información en los siguientes lugares:

l Visitas a los Centros e Institutos de Investigación Oceanográfica de la

región, para recabar información acerca de las técnicas de medición

utilizadas en el pasado y en la actualidad para sus investigaciones, así

como el equipo en el que se tomaron.

l Visitas a los barcos oceanográficos que arribaron al Puerto de Manzanillo

de septiembre de 1999 a enero del 2000 para recabar información acerca

de los equipos utilizados en las mediciones que venían realizando.

l Recopilación de manuales de los equipos que se han usado en la región.

4

l Recopilación de las características del equipo en existencia actualmente en

el mercado mediante revistas de las compañías vendedoras.

l Recopilación de las características del equipo más moderno utilizado en

monitoreo de las variables oceánicas en Estados Unidos de Norteamérica

mediante el internet.

2.- Análisis de la información recabada

3.- Elaboración del documento de tesis.

V).- JUSTIFICACION

Las técnicas de monitoreo de variables oceánicas convencionales utilizan

instrumentos con una precisión que ha sido mejorada hoy día por principios más

modernos, se ha detectado en la región un ligero desconocimiento acerca de las

características de equipo existente en el mercado internacional que ha repercutido

en la compra de equipos incompletos donde algunas veces por querer ahorrar en el

costo se han eliminado sensores de los equipos que son de relevancia imperativa a

la hora de realizar las investigaciones. Por lo que se espera cubrir esa deficiencia.

F).- ACERVO BIBLIOGRAFICO Y DE REVISTAS

Manuales de los Equipos analizados

Revistas de compañías vendedoras de equipos

Páginas Web de Universidades dedicadas a la Oceanografía tanto en México

como en USA.

Páginas Web de Compañías vendedoras de equipo oceanográfico.

G).- PROGRAMA DE ACTIVIDADES

Se anexa cronograma

5

H).- RECURSOS HUMANOS

Se cuenta con 2 estudiantes de Servicio Social Universitario que apoyarán en

la recopilación de la información.

I).- ASPECTOS FINANCIEROS

El proyecto solo tiene el costo de pasajes y gasolina en las visitas que serán

solventados por la tesista.

J).- RESULTADOS ESPERADOS

Contar con un documento que contenga la última información acerca de los

equipos oceanográficos que utilizan adquisición de datos y procesamiento digital de

señales, que sirva de apoyo para futuras compras de equipo; así como también que

describa el principio del funcionamiento del equipo ya existente en la DES Ciencias

Marinas, de manera que facilite su uso en la docencia.

K).- IMPACTO SOCIOECONOMICO

Se evitará la compra de equipo obsoleto y/o incompleto que conlleve a tenerlo

subutilizado por desconocimiento de los implementos requeridos, optimizando el

presupuesto con la realización de compras pertinentes que repercutan en la

formación de recursos humanos de calidad.

6

L).- ASPECTOS RELEVANTES

Los recursos humanos en formación en la DES Ciencias Marinas, requieren

cada vez con mayor demanda la realización de investigaciones que generen nuevo

conocimiento en el área, la calidad con la que se realice depende de la visión de sus

docentes y directivos en la implementación de técnicas de monitoreo con

instrumental moderno que produzca una nueva generación de profesionistas

altamente competitivos que hagan frente a los retos del presente milenio con

capacidad y calidad.

ICRONOGRAMA DE ACTIVIDADES AGOSTO-99/ENERO-2000

CAPITULO I

l.- INTRODUCCION

El avance tecnológico ha hecho posible la evolución de los instrumentos

necesarios para observar el océano y ha favorecido en gran medida el análisis de

los datos obtenidos a partir de ellos. Un ejemplo de tecnología en acción es la

oportunidad de observar fenómenos oceánicos utilizando instrumentos

transportados sobre satélites que orbitan a la tierra. La disponibilidad de

observaciones oceánicas frecuentes a escala global ha revolucionado el estudio de

las ciencias marinas, ya que estos instrumentos observan condiciones oceánicas

sobre todo el planeta en unos cuantos días, la gran cantidad de datos obtenidos solo

puede ser procesados, almacenados y manipulados con grandes computadoras. El

grado de avance en el entendimiento de los procesos oceánicos depende en gran

medida de la razón en la cual se desarrollen nuevos instrumentos y técnicas de

medición más precisos y confiables. En el presente siglo los sensores remotos tanto

como los vehículos de operaciones remotas (ROV) serán herramientas muy

importantes en el estudio de los océanos.

La habilidad para tomar mediciones es primordial para cualquier

ciencia, en las ciencias marinas los datos proveen mediciones cuantificadas de los

fenómenos existentes y en la actualidad han sido necesarios para dar condiciones

iniciales en la corrida de modelos numéricos que sirven para pronosticar cambios

naturales y las consecuencias de entradas antropogénicas a los océanos. Las

investigaciones marinas requieren de buques para hacer sus mediciones y la

construcción de instrumentos más exactos que logren mayor penetración dentro de

los procesos oceánicos. Los barcos han sido esenciales para estudios marinos pero

su tiempo de uso es muy caro y limitado, por esta razón se han involucrado otros

métodos de observación. En la actualidad con el uso de los sensores remotos, se ha

podido estudiar la variabilidad sobre procesos oceánicos superficiales en periodos

mensuales y anuales en grandes extensiones del mar en regiones rara vez visitadas

por los barcos.

10

Sin embargo aun cuando los satélites han mejorado la exactitud en la

posición de la toma de datos, no pueden obtener mediciones de las propiedades de

masas de agua profundas las cuales son responsables del transporte de calor

alrededor del planeta, entonces se seguirá dependiendo del muestreo convencional

por medio de los barcos.

La seguridad en la recuperación de los instrumentos para la obtención

de datos, depende mucho de la experiencia de los marinos, personal de navegación

y en la operación eficiente del equipo como grúas y winches. Los riesgos se

incrementan cuando hay que trabajar en la cubierta del barco con mal tiempo, los

sensores e instrumentos delicados pueden dañarse al manipularlos y bajarlos al lado

del barco oscilante antes de entrar al agua, con la experiencia los riesgos se reducen

aunque son inevitables cuando el tiempo cambia súbitamente y llegan enormes olas

o cuando se requieren datos justo en esas condiciones. Colapsos y turbulencia

algunas veces inevitables provocan perdidas irreparables tanto de los datos como de

los instrumentos.

El diseño de los instrumentos debe ser adecuado para las condiciones

de operación, presiones 500 veces más grandes que en la superficie del mar en un

medio ambiente salino y corrosivo. Los instrumentos para mediciones en la

superficie del mar estarán sometidos a grandes fuerzas de las olas y sujetos a la

acción de organismos fijadores que crean colonias de organismos sobre los

sensores, por lo que deben incluir en su diseño placas neutralizadoras de reacciones

químicas. Otro riesgo en esta área es la actividad pesquera y recreativa que con

frecuencia destruyen las amarras y demás anclajes de los instrumentos. Dado lo

caro de las operaciones marinas y su importancia en la toma de datos, su

confiabilidad, exactitud y precisión demandan una cuidadosa calibración, la

resolución de los datos y el intervalo de muestreo deben ser programados en los

sensores para que sean ajustados al propósito de toda investigación.

11

Los estudios oceanográficos tienen como objetivo entender la

naturaleza del océano, esto es algo complicado ya que este medio en su mayoría no

es accesible, por eso el investigador oceánico debe obtener la mayoría de los datos

por métodos indirectos o secundarios y la veracidad de la información, depende

mucho de la precisión de los instrumentos que utiliza, estos deben garantizar la

exactitud de los datos aun cuando se trabaje bajo severas condiciones que

caracterizan el medio marino.

Los datos obtenidos en estudios oceánicos, describen el estado físico,

químico, biológico o geológico a una profundidad del mar, en un momento dado, en

un sitio determinado; debido a que el mar no es homogéneo, los datos

oceanográficos tienen validez si se les refiere con respecto al espacio y al tiempo, la

localización del sitio también debe ser conocido, además de la estación del año, el

mes, la hora, profundidad y eventos especiales.

Los parámetros que deben ser medidos en el océano tienen a su vez

otras variables que dependen de ellos, los más importantes son: temperatura,

salinidad, presión, densidad, corriente, composición y abundancia de materia

suspendida, sustancias disueltas, tamaño y composición del plankton, entre otros. El

CTD es un instrumento que se utiliza para medir en forma directa la Temperatura y

en forma indirecta la Salinidad y la Profundidad. La mayoría de los procesos que

ocurren en el océano dependen de las características del agua, esto es debido a su

naturaleza de transmitir y absorber energía calorífica, debido a esta cualidad, otro

fenómeno de importancia en su estudio son las corrientes ya que describen el

transporte de calor en la masa de agua que se esta analizando; estas son medidas

por medio de los corrientímetros, instrumentos que proporcionan tanto la velocidad

como la dirección de las corrientes marinas. El uso de instrumentos en el mar

presenta problemas únicos del medio, uno de los más importantes es que no se

cuenta con una base estable donde instalar el equipo, si se usa un barco, un flotador

o una boya, el instrumento queda sujeto al movimiento superficial del mar como

oleaje, viento y corrientes.

12

Otro problema que surge es la situación geográfica, ya que los datos

carecen de valor si no se conoce el lugar de la colecta, y con la existencia de la

deriva por corrientes la toma de este dato se convierte en algo difícil.

Los experimentos en el mar no pueden repetirse, excepto en forma

estadística siendo esta una diferencia fundamental con el conocimiento que se

genera completamente en el laboratorio donde prevalece un medio ambiente

controlado y ie pueden crear las condiciones que se deseen. Cuando un proceso o

evento oceánico es diferente al de laboratorio, no se tiene control sobre sus cambios

y el investigador oceánico debe estar preparado para hacer mediciones cuando ellos

ocurran. El axioma acostumbrado de que las condiciones del experimento deben ser

descritas con tal detalle que puedan ser reproducidas por otros, no puede aplicarse

en medios ambientes naturales donde las replicas en condiciones idénticas son

raramente posibles; por ejemplo mediciones precisas en condiciones de movimientos

turbulentos requieren plataformas estables que no se muevan ni vibren, esto debe

ser tomado en cuenta en el diseño de los instrumentos de medición.

Debido a las grandes dimensiones de los océanos en extensión y profundidad, el

uso de los equipos se vuelve un problema critico, ya que los instrumentos deben

diseñarse para soportar grandes fuerzas hidrostáticas externas a causa de la

presión, además debido a la presencia de sales disueltas, el agua se convierte en un

electrolito y la conductividad eléctrica se vuelve critica para los instrumentos que

funcionan con corriente eléctrica; también la cubierta externa debe ser de un material

resistente a la presión (titanio para más de 7000 m) y protegerse del contacto

prolongado con el agua, esto marca la diferencia en el uso del equipo ya que aunque

los sensores electrónicos soporten grandes profundidades, si la estructura externa

del instrumento no esta diseñada con el material adecuado para esas profundidades,

no podrá utilizarse.

13

Los datos almacenados y analizados posteriormente son caros y los

instrumentos de registro interno están limitados por su capacidad de registro y por la

fuente de poder. En la mayoría de los casos, el despliegue de datos y su análisis en

tiempo real son una ventaja o requisito, ya que de acuerdo a la disponibilidad del

análisis de resultados previos; las mediciones pueden ser modificadas para tomarse

con mayor intensidad o bien implementarse diferentes estrategias de muestreo.

El equipo oceanográfico con intercomunicación con una PC utilizando el

conector de puerto serial RS232 para la adquisición de datos habilita la riqueza de la

información que va a ser procesada a bordo del barco en tiempo real, esto permite

observar el comportamiento de los resultados que se van muestreando; hacer

modificaciones en el diseño del muestreo sobre la marcha, o tomar decisiones

acerca de considerar otras variables en el análisis o hacer correcciones sobre las

hipótesis de trabajo.

La generación del conocimiento en ciencias marinas se ha

incrementando en nuestro país en la ultima década, favorecido por las recientes

políticas educativas; de apoyar proyectos de generación y aplicación del

conocimiento donde se involucren recursos humanos en formación en áreas

oceánicas donde se observan importantes cambios de comportamiento en ciertos

fenómenos que tienen importantes repercusiones tanto en la seguridad de la

población costera como en la conservación de especies cuyo hábitat se encuentra

sufriendo serias modificaciones, causado por el desarrollo costero mal sustentado.

En nuestro país siempre ha existido una dependencia de la tecnología

hacia los Estados Unidos de Norteamérica, por esta razón los instrumentos en la

actualizad diseñados para la adquisición y almacenamiento de datos oceanográficos

en tiempo real no son fáciles de utilizar ni los manuales de usuario o de operación

son fácilmente entendibles por todos ya que incluyen cada vez más sistemas

electrónicos complejos así como el manejo de software de aplicación; cuyas

características son algunas veces difíciles de entender por usuarios comunes.

14

Se ha observado en muchas Dependencias de Educación Superior

(DES) que han logrado importantes equipamientos de sus laboratorios gracias a la

consolidación de sus cuerpos académicos, el manejo del equipo por los estudiantes y

profesores, no siempre es el adecuado ya que mientras más componentes

electrónicos contenga un instrumento requerirá mas cuidado en su operación,

manejo y calibración. Este trabajo intenta facilitar la comprensión acerca de las

características de manejo y funcionamiento del equipo existente en la DES Ciencias

Marinas. Ya que tiene como finalidad divulgar el conocimiento acerca de la

información recabada en relación a la adquisición de datos y el monitoreo de

variables oceánicas con instrumental moderno, así como también hacer una

descripción objetiva de las reglas internacionales de publicación e intercambio de

información por medio de formatos estandandarizados de datos.

16

II.- ANTECEDENTES

2.1.- AD.QUlSICION DE DATOS Y MONITOREO DE VARIABLES OCEANICAS

En décadas pasadas se estimaban las corrientes oceánicas por el

desplazamiento de los barcos, se comparaba la posición observada con la estimada

y atribuían la diferencia en la ruta, a las corrientes. También se utilizaban botellas de

deriva las cuales eran liberadas en el mar para usarlas en estudios de corrientes;

contenían una tarjeta que identificaba la fecha y el lugar de la liberación, para ser

regresada por el que la encontraba con la fecha y lugar del hallazgo.

La forma tradicional de manejo de la información en un crucero era por

medio de formatos y en forma manual, resultando esto difícil a la hora de asentar los

datos, ya que por el movimiento normal del océano; se trabaja sobre una plataforma

oscilante, dificultando así la escritura y lectura de escalas en los equipos, estos datos

asentados en los formatos no podían ser procesados a bordo sino que se guardaban

hasta la llegada a la oficina, donde se procesaban de acuerdo al software comercial

en existencia obteniendo una burda interpretación que ya dependía de la habilidad

del investigador para relacionar variables a la hora de la interpretación final, se

requería además del auxilio de un dibujante y muchas veces hasta de una

secretaria.

Los instrumentos que se ut i l i zaron en e l pasado inc luyen

batitermografos, salinometros, botellas de deriva y el barco considerado como el

elemento principal de una investigación oceanográfica ya que es aquí donde la

mayoría de los datos marinos se colectan, sirve como laboratorio, deposito,

biblioteca, cuarto de abastecimiento, taller de mantenimiento, centro de investigación

y sistema general de colección y alojamiento para los investigadores oceánicos. Para

su correcta operación debe estar provisto con el equipo oceanográfico necesario

según la misión, equipo de comunicaciones y máquinas especiales para ayudar a la

toma física de muestras, la forma ideal es que tenga una plataforma estable.

17

A partir de la segunda guerra mundial el estudio de los océanos inicio

una rápida expansión, los gobiernos de los países en conflicto financiaron muchos

estudios oceanográficos acerca de la transmisión del sonido en el mar, así como

otras propiedades físicas del océano que servían de apoyo a las acciones bélicas de

esa época. Ese fue el inicio de un gran programa de estudios oceanográficos en

Estados Unidos de Norteamérica, que inicialmente involucró científicos de Scripps

Institution of Oceanography (S.I.O.) de la Universidad de California, San Diego,

cuyas investigaciones iniciaron en 1903. Woods Hole Oceanographic Institution en

Massachusetts, empezó sus investigaciones auspiciada por la Fundación Rocheffeler

en 1930 y el Lamont-Doherty Earth Observatory fundada en 1949 en Torrey Cliffs,

Palisades, N.Y. Posteriormente muchas otras instituciones desarrollaron escuelas de

oceanografía, incrementándose aun más las investigaciones oceánicas.

Los oceanografos han sido innovadores siempre de técnicas y

metodologias de investigacion en los océanos, uno de los más sobresalientes es el

Floating Instrument Platform (FLIP) diseñado por el Laboratorio de Física Marina de

S. 1. 0. en 1979 con el fin de proveer una plataforma estable donde montar

instrumentos utilizados en mediciones de mar abierto, fue el primero de muchas de

los sorprendentes maquinas desarrolladas para incrementar el conocimiento de los

océanos.[23]. Es una plataforma de 120 m de largo cuya posición normal es

horizontal, incluye las partes esenciales de cualquier barco, al prepararse para la

toma de datos se ancla en forma vertical por medio de lastres quedando con 87 m de

su casco sumergido y es extremadamente estable; en superficie despliega varias

grúas a los lados para sostener todos los instrumentos a ser bajados ( Fig. 1). La

. plataforma es operada por 5 personas y hospeda 10 científicos para cruceros de

investigación con una autonomía de 35 días. Actualmente cuenta con un arreglo de

seis sonares Doppler montados en el casco al nivel del mar y tiene también cables

conductores para transmisión de datos de corrientímetros, CTD’s y otros equipos;

cada rayo transmite pulsos de 20-30 milisegundos en una frecuencia de 67-80 kHz.

1 8

Las componentes radiales de la velocidad de la corriente y la estructura

de la capa superior del océano es estudiada en una longitud promedio de 1.2

kilómetros. [23]

Fig. 1. -Plataforma de Instrumentación Flotante (FLIP). (Thurman, 1997)

El trabajo de investigación realizado por medio de embarcaciones

tripuladas, plataformas o laboratorios sumergidos, requiere de varios instrumentos

especializados para tomar las variaciones en tiempo y espacio de los parámetros a

estudiar de acuerdo a la misión; todos ellos integrados por sensores de diferentes

características que han ido evolucionando de acuerdo al avance tecnoI6gico y han

mejorado la exactitud para reproducir los fenómenos oceánicos, para manejar con

rapidez grandes volúmenes de datos y en la presentación de resultados en tiempo

real.

19

En los años cincuenta los oceanógrafos utilizaron botellas para obtener

muestras de agua de mar debajo de la superficie; determinando posteriormente la

salinidad, temperatura y profundidad a bordo del barco, ésta lleva montado un

termómetro de mercurio para mediciones precisas de temperatura, teniendo cuidado

en la calibración y el manipuleo y con gran practica visual el mejor de esos

termómetros se leía con 0.003’ K de exactitud. La llegada de los transistores y

circuitos integrados revolucionaron las mediciones de temperatura, con el uso de

termómetros que utilizan resistencia eléctrica se procesa una pequeña señal dentro

del instrumento bajado y el resultado es enviado y desplegado a bordo.

En la década de los sesenta aparece el CTD el cual provee mediciones

continuas de temperatura y salinidad de la superficie al fondo del mar; contribuyendo

a descubrir que la densidad en el océano no se incrementa suavemente con la

profundidad, y es muy irregular en microestructuras de 1 cm a 10 m. Las

mediciones de conductividad necesitan ser calibradas con muestras de agua de

características conocidas. Debido a la relación existente entre la conductividad

eléctrica, la temperatura y la salinidad, la determinación de la primera en el agua de

mar es una medida de su salinidad, esto se realiza mediante una celda de

conductividad, que induce voltaje de una fuente de corriente alterna. La resistencia

eléctrica se observa y se relaciona directamente a la conductividad y con la

salinidad.

Una estación de medición oceanográfica tradicional donde el barco

permanece al pairo y los winches bajan el equipo que va a realizar las mediciones es

costosa. Para ahorrar tiempo se diseñaron instrumentos y vehículos que podían ser

remolcados detrás del barco dando una cobertura continua mientras el barco se

desplaza a una velocidad constante de una estación a otra, el vehículo que remolca

los instrumentos permanece a profundidad constante por medio de una carga pesada

y muestrea la columna de agua en forma mas completa cubriendo un mayor

volúmen.

20

Este tipo de muestreo requiere un ingeniero mecánico y electrónico

abordo así como especialistas manejadores de datos para habilitar la riqueza de la

información que va a ser procesada abordo en tiempo real.

El instrumento más empleado es el muestreador de agua, que consiste

en una botella o cilindro que es bajada a la profundidad deseada por medio de un

cable; sus válvulas se abren en ambos extremos y se cierran “in situ” por medio de

un peso (mensajero) que es deslizado por el cable y golpea el mecanismo de

reversión, esto hace que la botella se coloque cabeza abajo, cerrando las válvulas e

invirtiendo los termómetros reversibles, los cuales se encuentran montados en una

caja especial. Las mas refinadas son diseñadas para muestrear a una profundidad

predeterminada y son operados por un mensajero e incluyen dos termómetros

reversibles (Ver Fig. 2) los cuales se basan en el principio de que el vidrio y el

mercurio tienen diferentes coeficientes de expansión térmica; el volumen de mercurio

depende del grado de compresión del vidrio, del termómetro y de la temperatura del

agua a la profundidad determinada. Uno de los termómetros puede estar protegido,

en el cual no influye la presión. [ 7 ]

Varias botellas se colocan a diferentes profundidades sujetas a un cable

llamado cable hidrográfico comúnmente controlado por un winche instalado sobre el

barco. (Fig. 3.). [ 25 ]

21

1Reservoi r

/ - -\

R\/ \1

Enla rged section showing

pig-tail (A) appendix deadarm (6) and break-off point (CI.

Enlarged section showing

readings on main (0)and auxiliary thermpmeters

r

(El.

Glass jacket

(in reversed position)

Fig. 2.- Termómetro reversible en posición invertida. (McCormick, 1976)

22

Reversing

thermometer

Messenger

Antes de la colecta Durante la colecta Despues de la colecta

Fig. 3. - Botellas tipo Nansen diseñadas para colecta de agua a profundidad,instaladas en el cable hidrográfico. (Weihaupt, 1984).

CAPITULO III

24

III.- DESCRIPCION DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DELEQUIPO OCEANOGRAFICO FUNDAMENTAL

3.1.- BATITERMOGRAFO

3.1.1.- BATITERMOGRAFO BT

En la década de los setenta y principio de los ochenta el batitermógrafo BT

(Ver Fig. 4a) se utilizó mientras un barco estaba en movimiento, su forma de registro

consiste de una laminilla de vidrio sobre la cual descansa un estilete que es forzado

horizontalmente por la expansión o la contracción de un líquido sensible a la

temperatura como el Xileno, además tiene un tubo bordon sensible a la presión que

mueve el estilete a lo largo de la segunda dimensión de la laminilla para producir una

gráfica compuesta de temperatura y presión en forma simultánea a medida que

desciende dentro del mar (Ver Fig. 4b). El elemento térmico es un rollo de cobre

relleno con xileno el cual acciona un estilete a través de un tubo borbon. El elemento

de la presión es una cápsula aneroide de cobre que mueve una laminilla cubierta de

vidrio en ángulos rectos hacia el movimiento del estilete, un registro análogo doble se

obtiene de esta manera a medida que el BT es descendido y recobrado. [ 7 ]

Fig. 4a).- Batitermográfo BT. Parte externa. (McCormick, 1976)

25

Elemento de temperatura Elemento de presi6n

turbinã rellenade xileno

tubo de levantador cabeza de resorte

bordón del esti lete pistón helicoidal

Fig. 4b).- Batitermográfo BT. Mecanismo interno de trabajo. (McCormick, 1976)

3.1.2.- BATITERMOGRAFO DESECHABLE XBT

Utilizado en la década de los ochenta es un instrumento que se utilizo

para obtener un registro continuo de la temperatura del mar hasta los 500 metros, se

puede maniobrar mientras el barco está navegando o al pairo. Fue uno de los

primeros instrumentos que utilizaron intercomunicación con una computadora a la

vez que utilizaba un software de trabajo.

El instrumento esta formado por cuatro componentes ( Fig. 5):

a).- Un controlador del sistema XBT SA- 0

b).- Una computadora Hewlett-Packard Modelo 85 (HP-85) con

componentes específicos de interfaces.

c).- Lanzador de mano LM-3A

d).- Un sensor perdible

26

a) Contro lador

b) Computadora HP-86

d) Destipción del XBT perdible

Fig. 5.- Sistema de adquisición de datos del XBT. (Hewlett-Packard, 1983)

El control del sistema XBT esta diseñado para trabajar las interfaces de

todos los demás tipos de lanzadores de XBT los cuales son de diferentes modelos.

Funciona con un cable que le proporcionaba energía con un rango de ll 5 a 230 volts

de corriente alterna, un cable simple si se usa lanzador de mano y otro cable que

esta unido a la computadora empleado para la transmisión de datos. El rango de

error acumulado para la profundidad es de 9 cm por cada 1800 metros con

resolución de 0.009 grados Celsius. La HP-85 tiene 16 Kb de memoria RAM, y

requiere energía de 115-230 V de corriente alterna y un rango de frecuencia entre 47

y 63 Hz, la información se almacena en cartuchos magnéticos Hewlett-Packard con

capacidad de 210 Kb. Las partes básicas que conforman la HP-85 son; un cable de

entrada de energía, una unidad de cartuchos para el grabado de datos y una

impresora, en la cual se pueden obtener listados en papel térmico negro de tipo

82954-A. [ 5 ]

27

Esta provista también de una pantalla de tipo CRT, un teclado para

seleccionar las opciones del programa elaborado en BASIC (Beginner’ s All-purpose

Symbolic Instruction Code), así como también para dar de alta la información

primordial como la fecha, hora, situación (latitud, longitud), número de lanzamiento, y

tipo de XBT. (Operations Manual HP-85, 1983). El tercer componente incluye un

receptáculo, el sensor con termistor calibrado, dos bobinas con cable conductor y la

clavija de lanzamiento. El elemento térmico del XBT consiste de un proyectil perdible

de forma aerodinámica, que contiene el termistor en su proa conectado a un cable

conductor bipolar; la mitad de este cable se encuentra bobinado a un carrete dentro

del proyectil perdible y la otra mitad está bobinado en un carrete alojado en la parte

superior del receptáculo. El proyectil se mantiene en su lugar por medio de una

clavija lanzadora.

El manejo del sistema es de la siguiente forma: se ejecuta el programa

proporcionando la información primordial para describir el lanzamiento (fecha, hora,

tipo de XBT, numero de lanzamiento, latitud y longitud). Posteriormente se hace el

lanzamiento del torpedo retirando la clavija lanzadora, evitando que golpee el

costado del barco y lo mas cercano posible a la superficie del agua. A medida que el

proyectil o torpedo cae, la resistencia del termistor cambia con la temperatura del

agua, esto causa cambios de voltaje en el controlador y de este modo se registra en

el cartucho magnético. Se espera a que el XBT recorra toda la distancia del viaje

hacia el fondo del mar, al terminar se graba la información en el cartucho magnético

y se despliega en pantalla el perfil vertical de temperatura, así como la profundidad

de todas y cada una de las líneas de igual temperatura (ISOTERMAS).

28

3.2.- CTD

Uno de los equipos oceanográficos más importantes es el CTD, aparato

que medía originalmente tres variables oceanográficas fundamentales, la

temperatura la profundidad y la conductividad del agua de mar; parámetro que en

forma indirecta sirve para calcular la salinidad; por medio del análisis de su

comportamiento, se describen los movimientos producidos en el océano, se necesita

utilizar una ecuación de estado del agua de mar, que esta en función de la salinidad,

temperatura y presión. La profundidad a diferentes niveles se obtiene por el valor de

la presión de la columna de agua, se considera que al nivel del mar se tiene una

presión de una atmósfera y ésta aumenta cada 10 m una atmósfera, así con los

datos de presión a las profundidades registradas se interpola el valor de la presión

en cualquier punto bajo el agua y se asume que no hay variación en el eje horizontal.

Las tres variables anteriores ayudan a caracterizar las masas de agua, siendo

aquellas; regiones oceánicas caracterizadas por una misma temperatura y

salinidad, estas zonas están en constante movimiento, por lo que es necesario

además conocer su distribución espacio-temporal, lo que se logra mediante la

medición de corrientes a diferentes profundidades oceánicas.

3.2.1.- GENERALIDADES DEL CTD MARK III de la EG&G

Es un instrumento perfilador que se utiliza montado a una roseta

muestreadora con un arreglo de botellas Niskin que pueden ser de una capacidad

que varía de 1.2 hasta 30 litros, equipadas con termómetros reversibles protegidos o

no protegidos; son sumergibles y operan de manera simultánea con una unidad de

comandos que permiten a un operador en forma remota realizar una secuencia de

muestreos de agua de mar a diferentes profundidades. (Ver Fig. 6). Una fuente de

poder provee los +_ 12 voltios y los + 6 voltios DC necesarios para alimentar todos los

circuitos de la unidad submarina, también regula la corriente directa de la unidad de

datos a través del cable conductor y un diodo Zener. [ 4 ]

29

Fig. 6.- Roseta con CTD Mark III y CTD SEACAT SBE 19-03 montado.( Morales Blake, 1999).

El módulo de sensores esta protegido por medio de un cable largo diametral

de acaro inoxidable de alta resistencia, diseñado para flexionar hasta dos pulgadas,

dando así una máxima protección contra impactos severos durante operaciones en

alta mar.

30

Utiliza un arreglo de sensores que digitalizan cada 32 milisegundos, con

menos de 0.001% soportan presiones de profundidades hasta 6000 mts. diseñados

para dar una resolución espacial de la columna de agua de mar de 1 cm,

proporcionan datos promediados de 6000 m de profundidad en 80 min.

aproximadamente. En una estructura de acero inoxidable son hospedados los

circuitos de transmisión de datos, los amplificadores de señal y los digitalizadores y

transmitidos a la embarcación a través de un cable conductor simple con armadura

de acero.

3.2.2.- ADQUISICION DE DATOS

En una roseta se montan los sensores de temperatura, conductividad, y

presión con sus respectivas interfaces y circuitos de acondicionamiento, puede

operarse junto con otros sistemas y comparten el mismo cable eléctrico conductor

por medio de un esquema interno de switchs. La señal de entrada a cada sensor es

de 10 khz con la amplitud de la señal de salida lineal a la variable medida, con el fin

de utilizarla como factor de corrección. La interface de cada sensor consiste de una

tarjeta que provee un escalamiento lineal que va de cero al máximo valor del

parámetro, usando una red estable de amplificadores de retroalimentacion. (La

ganancia de cada tarjeta se ajusta durante la calibración para asegurar una salida

total de 500 milivoltios). Cada interface de salida de los sensores esta

eléctricamente conectada en secuencia a un digitalizador, un convertidor binario de

16 bit, utiliza un método de aproximación sucesiva para determinar la razón de

salida de la amplitud de la señal de tal forma que sea exactamente la misma señal

de referencia de entrada. Utiliza la unidad de adquisición de datos Modelo 1401;

Sus características principales son la salida programable del tipo de datos, los

caracteres de control y el tamaño de baud. El modo de operación se determina en

forma automática al encender la unidad por medio de un switch, lo cual permite

usarse con software de adquisición de datos en una computadora huésped, inicia la

adquisición y almacenamiento de datos crudos por medio de la computadora. [ 1 ]

3 1

La conductividad eléctrica se mide por medio de una celda de cuatro

electrodos de platino de 0.4 cm por 0.4 cm por 3 cm de cerámica alúmina de alta

resistencia (Ver Fig. 7). Contiene además una interface electrónica precisa y estable,

el uso de electrodos elimina errores causados por la polarización en la interface

electrodo-agua. La temperatura es medida por medio de la combinación de un

termómetro de platino ROSEMOUNT modelo 171 BJ de 200 !i2 @ 20 o C, y un

termistor miniatura de respuesta rápida de 30 milisegundos, marca Fenwall #

GC32SM22 de 2000 Q @ 25 O C (Ver Figs. 8a y 8b). Los datos son procesados para

lograr tanto la velocidad del termistor como la exactitud del termómetro. La presión

se mide por medio de un puente medidor de deformación de un tensor tipo tubo de

de 350 R, modelo Paine 21 l-35-440.

INTERNAL ELECTRODE( 1 EACH SIDE)

/ v 4rnm-INSIDE ’

I II 3cm

electrica1 equivalenc ofconductívity cell

.342 DIA. f-t-21-24’ a r e polaritstion imped:

13cm HEADIa t eech e l e c t r o d e surfsce

Fig. 7.- Características de la Celda de Conductividad. (EG&G, 1990).

3 2

-

Referente Resístor

I Platinum Thermometer

L----------.

’ Temperature Bridge

Fig. 8a).- Diagrama de Termómetro de Platino. (EG&C, 1990).

RT = Fost Response Thermistor

Fig 8b).- Diagrama del termómetro de respuesta rápida (Termistor).(EG&C, 1990).

33

La exactitud del sistema no es afectada por la deriva de calibración del

termistor. Los datos que salen del CTD pueden almacenarse por grabación de audio

y playback en cartucho digital, e inserta marcas de eventos en los datos. La unidad

se configura para enviar señales de datos entrando a la computadora o terminal, lo

que es de gran utilidad para el control de calidad en la transferencia de datos crudos

directamente al dispositivo de almacenamiento o en operaciones aisladas del

chequeo del instrumento. Se utiliza con la unidad de disparo sin interrupción para

activar comandos de cerrado de botellas a la unidad submarina integrada a la roseta;

al utilizar una computadora huésped y software de adquisición de datos.

Los datos de la roseta son transmitidos en tiempo real a una terminal de datos

a bordo, a través de un cable conductor llamado cable hidrográfico que también sirve

para bajarlo a la profundidad deseada con la ayuda de un winche. Los datos están en

formato teletipo TTY y se transmiten con una señal de frecuencia modulada por

corrimiento en frecuencia (FSK) superpuesta en la corriente directa a la unidad

sumergida por medio del mismo cable. Un digitalizador lógico, un comparador AC y

un convertidor D/A forman un bucle que compara la salida de la interfase del sensor

con la salida del D/A.

3.2.3.- PROCESAMIENTO DE DATOS

Se digitalizan iniciando con el signo del bit y posteriormente con el bit mas

significante, se reinicia al poner cada bit en “high”, si la salida D/A es mayor que la

salida del sensor, continuando hasta examinar los 17 bits, un circuito adaptivo de

muestreo controla el tiempo de digitalización y permite al comparador recuperar el

tiempo apropiado después de cada prueba. Al terminar de examinar todos los

switchs el digitalizador envía una señal indicando a un circuito de control que la

conversión de datos finalizó. En la estructura de datos, cada parámetro medido tiene

un ciclo de digitalización por separado.

34

Un circuito multiplexor ayudado por la memoria, conectan en forma

secuencial las intetfaces al digitizador y almacena “palabras” en la memoria buffer.

Durante la digitalización del marco actual se requiere la memoria a partir de que los

datos del marco previo son ciclados por un reloj a través del registro telemétrico. Al

terminar un marco el sistema es retardado unos microsegundos mientras espera el

pulso del siguiente marco de reloj y permite que la memoria buffer sea descargada

dentro del registro telemétrico.

3.2.4.- ESTRUCTURA Y TRANSFERENCIA DE DATOS

Utiliza dos tipos de tarjetas la formateadora TTY y la moduladora FSK,

el flujo de datos almacenados se cambian a forma serial por medio de un reloj

puenteado TTY, estos se mueven en bloques de 8 bits (1 byte), efectuando una

pausa mientras el “inicio” o cero lógico y los bits de “parada” se inyectan en la

corriente de datos. Cuenta el numero de bytes seguidos y un estado “alto” o “uno”

continuo completa el marco de datos, siendo transmitidos primero el byte y bit menos

significante. El formato teletipo suma 0 al inicio y ll al final de cada byte.

La tarjeta moduladora FSK convierte los valores del bit 1 ó 0 a

frecuencias las cuales son transmitidas a través de largos cables, por lo general 1

lógico equivale a 5 kilohertz y 0 lógico a 10 kilohertz, al llegar a la terminal de datos

los datos seriales producidos son idénticos que los de la unidad submarina. Dentro

del circuito FSK los datos se pasan a bajas frecuencias donde son transmitidos a

bordo del barco. Contiene además un generador de señales que crea ondas

senoidales y cuadradas de referencia a una frecuencia en fase de 10 kilohertz y en

cuadratura de + 90 grados de 10 kilohertz a las señales de referencia, señales de

20, 40 y 80 kilohertz que se utilizan en sistemas especiales como reloj de alta

frecuencia donde se genera el marco de reloj.

35

3.3..- CORRIENTIMETRO INTEROCEAN MODELO 135

3.3.1.- GENERALIDADES

Es un instrumento compacto y de bajo costo, que mide la velocidad y dirección

de la corriente en un punto fijo y los datos se registran internamente en función del

tiempo. Tiene capacidad para almacenar datos en forma continua por 30 días o

hasta un año si se utiliza un ciclo de programación interno. Este ciclo permite

seleccionar de una gran cantidad de opciones, por ejemplo se programa 15 minutos

de mediciones continuas cada hora durante 24 horas. (Fig. 9) [ 22 ]

Fig.- 9.- Corrientímetro mecanismo interno de trabajo.(Smith, 1981)

36


El sensor de velocidad de la corriente es un rotor savonious que tiene un bajo

umbral de sensitividad y flotabilidad neutra reduciendo la fricción en sus ejes de

movimiento, sensitivo para flujos de agua en cualquier dirección, dispositivo

mecánico que gira sobre un eje vertical influenciado por el flujo de agua contra el

rotor, esta formado por una serie de 14 imanes igualmente espaciados, colocados en

forma radial en la orilla de la base del dispositivo de tal forma que al girar uno de

ellos dispara un mecanismo interno que cierra un circuito y cuenta las veces que

pasa cada imán por ese punto, midiendo así la velocidad de la corriente.

Al ser instalado en aguas someras y templadas requiere mantenimiento

constante debido a que esta sujeto a la fijación de organismos, (Ver Fig. 10) cada

que se reinstala requiere nueva calibración. La dirección de la corriente se mide por

medio de un compás magnético en un rango que varia de 0 a 360 grados, es un

instrumento sólido diseñado de una sola pieza para evitar partes movibles, no se

daña con campos magnéticos de corriente alterna aledaños y es inmune contra

daños físicos durante su transporte e instalación. La alta velocidad de respuesta del

compás permite el registro rápido de oscilaciones de la corriente en zonas costeras

cercanas a la rompiente de las olas.

3.3.3.-ALMACENAMIENTO DE DATOS.

La información obtenida es registrada en un rollo de papel sensible a la

presión eliminando así los problemas que existen en los instrumentos que utilizan el

sistema de escritura a tinta, pero se tiene el problema en el tiempo de registro que

depende del tamaño del rollo de papel. En una tira gráfica multicanales, queda

registrada tanto la dirección como la velocidad de la corriente así como las marcas

de tiempo; que pueden ser programadas de entre 2 a 10 minutos obtenidas por

medio de un reloj de cristal; la exactitud de esas marcas es independiente de la

velocidad del papel y de variaciones de voltaje ( Fig. ll). [ 21 ]

3 7

Fìg. 1 O.- Acción de organismos incrustantes en corrientímetrosde instalación fija. (Summerhayes, 1998).

Fig. ll .- Salida de datos del Corrientímetro Interocean Modelo 135(Smith, 1981).

.

CAPITULO IV

39

IV.- DESARROLLO Y ESTADO ACTUAL DEL EQUIPO OCEANOGRAFICOFUNDAMENTAL.

En la actualidad se ha mejorado mucho la colección de datos oceanográficos

gracias a que los instrumentos tienen capacidad para reproducir con mas exactitud

las variables medidas por medio de componentes electrónicos, los materiales

externos con los que son construidos son más resistentes, el sistema tradicional de

medición sensor-transductor dando una salida analógica por medio de un papel

sensible a la presión del golpeteo de una aguja, o por un impulso eléctrico, ha sido

sustituido en los equipos de hoy por sistemas más complejos de medición donde se

integran una serie de sensores dentro de una sola armadura; además su fina

calibración dá mayor precisión a los rangos de valores que se desean medir; ya que

la sensibilidad del instrumento deberá ser la misma durante la calibración y a lo largo

de todo el muestreo, los sensores están intercomunicados con una PC donde dan

salida a los datos “in situ” con mucha mayor rapidez.

Mientras que en el pasado se diseñaba una cubierta externa para cada uno de

los sensores que eran bajados de uno por uno en el barco para realizar mediciones

hoy al integrarse muchos sensores en un solo equipo, se economiza en el tiempo de

barco al bajarse uno solo, así como también se abarata su construcción y se logra

reducir errores de deriva del instrumento por corrientes dando mayor exactitud en el

estudio de las variables oceánicas que son medidas en un mismo sitio asegurado por

la posición de un único instrumento. Otro problema que se ha solucionado con el

avance tecnológico es la vigilancia del equipo que se instala en el fondo del océano

cerca de la costa durante periodos largos de tiempo, actualmente se han diseñado

boyas con señalamientos muy eficientes que al detectar barcos o lanchas a cierta

distancia activan un mecanismo por medio del cual se desatan sus amarras dejando

pasar el barco sin sufrir alguna abolladura o perdida irreparable, además mandan

señales intermitentes o mas luminosas a tierra por medio de radiofaros colocados en

las boyas; donde un operador esta recibiendo esas señales de manera continua en

una computadora vía satélite, donde son tomadas las decisiones pertinentes.

40

4.1.- EL PRINCIPIO DOPPLER

El uso del principio Doppler en los equipos es otro de los adelantos modernos

que ha mejorado la exactitud en la toma de datos, se basa en el cambio que

presenta la transmisión de una onda de sonido debido al movimiento relativo entre la

fuente y un receptor. El transductor genera un pulso corto de sonido a una frecuencia

conocida, el cual se construye para que genere un estrecho rayo de sonido, donde la

mayor parte de la energía se concentra en un cono de unos cuantos grados de

abertura. Como el sonido viaja a través del agua, es reflejado en todas direcciones

por partículas de materia (sedimento, materia biológica, flujo de agua, etc.), una parte

de la energía reflejada regresa a lo largo del eje del transductor y es recibida por él,

midiendo y procesando electrónicamente el cambio en la frecuencia. (Fig. 12). En un

corrientímetro el “cambio Doppler” medido es proporcional a la proyección de la

velocidad del agua dentro del eje del rayo acústico. [ 17 ]

Principio Físico “Cambio Doppler”:

Establece que si una fuente de sonido es movida en forma relativa a un

recibidor, su frecuencia en el recibidor es diferente a la transmitida.

F~opp~er=-F source(~~~)

Donde: FDopple= Cambio Doppler

F source= Frecuencia del sonido transmitido

v= Velocidad del Sonido

C= Velocidad del Sonido

Si un oyente se mueve respecto a una fuente estacionaria de sonido, el tono

(frecuencia) del sonido escuchado es más alto que cuando el oyente está en reposo.

Sí el oyente está móvil alejándose de la fuente estacionaría, se oirá un tono más

bajo. Se obtiene el mismo resultado cuando la fuente esta móvil acercándose o

alejándose de un oyente estacionario. [ 16 1.

41

.-‘a. .. - . . .

. :..

Fig. 12.- Rayo Simple del Corrientímetro Monostático Doppler.(SonTek, 1997).

Movimientos perpendiculares a la línea que conecta la fuente y el recibidor no

tienen ningún efecto sobre la frecuencia del sonido recibida. Si la distancia entre los

dos objetos disminuye, la frecuencia se incrementa; si la distancia se incrementa, la

frecuencia disminuye. Las mediciones hechas se localizan como una función del

tiempo en el cual la señal regresa. El tiempo en que el pulso es transmitido,

determina que tan lejos se ha propagado. El corrientímetro mide de esta manera la

velocidad del agua en un volumen remoto.

Por medio de este principio pueden medirse corrientes con exactitud hasta de

1 cm/s. los instrumentos utilizados pueden ir sobre el barco en movimiento o ser

instalados “in situ”, amarrados o montados al fondo proveen mediciones de alta

resolución en distancia y tiempo, su principal ventaja con las técnicas convencionales

es la utilización del método de sensores remotos; por medio de los cuales se ha

contribuido al estudio del océano en regiones árticas permitiendo mediciones que no

hubieran podido obtenerse de otra manera.

42

La plataforma de investigación FLIP, en la actualidad tiene montados en el

casco seis sonares Doppler de rango largo, definiendo un arreglo de mediciones de

seis instrumentos que al ponerse en posición vertical quedan sumergidos en el agua,

cada rayo transmite pulsos de 20-30 milisegundos de duración con una frecuencia

acústica de 67-80 Khz, por medio de ellos se mide el zooplankton desplazado con el

agua en movimiento, la profundidad, las componentes radiales de la velocidad de la

corriente, las características de las ondas internas y de esta manera la estructura de

la capa superior del océano puede determinarse en promedio a 1.2 Km de distancia.

Los transductores utilizados con los equipos Doppler colocados en el casco

del barco (Ver Fig. 13), deben tener un cuidadoso posicionamiento, tanto como los

colocados cerca de la proa porque las burbujas de las olas pueden interferir en la

propagación del sonido e inferir errores de medición, lo mismo sucede cerca de popa

donde los transductores dan de alta el ruido de las propelas del barco. [ 21 ]

Fig. 13.- Transductores en el casco del barco FLIP.(Summerhayes, 1998)

43

4.2.- CORRIENTIMETRO ARGONAUTA DOPPLER Modelo SonTek.


Pertenece a la clase de instrumento conocido como corrientímetro monostátíco

Doppler; se refiere al hecho de que el mismo transductor se usa para transmitir y

recibir, tiene las siguientes características:

l Las mediciones son hechas en un volumen de muestra remota, libre de

distorsiones del flujo.

l Los datos de velocidad estan libres de deriva, y el instrumento no requiere

calibración.

l No t iene una ve loc idad mín ima detectable, dando un excelente

funcionamiento a bajos flujos.

l No tiene partes movibles, es inmune a contaminación bioincrustante

l Los mismos algoritmos computacionales son utilizados para velocidades

desde 1 cm/seg hasta 10 m/seg.

a).- CARACTERISTICAS ESTANDAR.

l El volúmen de medición fija se localiza de 0.5 m a 2 m perpendicular al

sensor.

l Las baterias Alkalinas son suficientes para una operación de 120 dias

continuos.

l Flexibles estrategias de muestreo reducen el ciclo de operación en servicio y

amplian su desempeño.

l Memoria de interna de 2-MB (100,000 muestreos aproximadamente)

l Sensor de Temperatura para compensar de manera automática la velocidad

del sonido.

l Sensor girocompáz para la dirección que reporta la velocidad en

coordenadas E-N.

44

b).- SENSORES

SENSOR ACUSTICO.- Consiste de tres transductores montados en la cabecera

de la carátula.

MODULO DE PROCESAMIENTO.- Está al lado del dispositivo de presión

montado en la cabecera del sensor, envía y recibe señales a partir del recibidor

electrónico ejecutando los cálculos Doppler, para calcular la velocidad y los almacena

en una memoria interna EEPROM, se comunica con dispositivos externos usando un

puerto serial RS232.

RECIBIDOR ELECTRONICO.- Consiste de un circuito de tarjeta simple

montado al lado de la cabecera de los sensores, provee un condicionamiento primario

de regreso de la señal del transductor acústico.

CABLE DE COMUNICACIÓN.- Desplaza DC de entrada (5-12 V) y mantiene

una comunicación serial de dos vías usando RS232 entre el modulo de procesamiento

y la computadora controladora. En condiciones normales de operación usa su batería

interna y no requiere suplemento externo.

SENSOR DE TEMPERATURA.- Se coloca en el sensor principal estandar

SENSOR DE PRESION.- Es opcional y se coloca en el sensor principal al

centro de los transductores.

SENSOR DE GIROCOMPAZ.- Mide cabeceos magnéticos en 2 ejes de

inclinación, montado en el sensor principal entre el módulo de procesamiento y el

recividor electrónico, permite reportar la velocidad en coordenadas E-N sin hacer caso

de la orientación del instrumento. [ 17 ]

45

El Corrientímetro Argonauta Doppler puede bajarse en el barco a través del

cable hidrográfico, para medir la corriente a diferentes profundidades almacenando

datos a bordo en una PC, como se observa en la Fig. 14; donde se utiliza con una

computadora Notebook a bordo del EYO “ALTAIR” facilitándo el manejo del equipo

durante un Crucero de Investigación de estudiantes y maestros de la FACIMAR.

Fig. 14.- Corrientímetro Argonauta Doppler con computadora Notebook.(Morales Blake, 1999).

4.2.2.- ADQUISICION DE DATOS.

Un Doppler monostático utiliza un conjunto de transductores acústicos con

orientaciones relativas conocidas con presición. Cada transductor produce un estrecho

rayo de sonido perpendicular a la cara del transductor, durante la operación cada

transductor produce un pulso corto de sonido a una frecuencia conocida que se

propaga a lo largo del eje del rayo acústico.

46

El sonido del pulso de salida es reflejado, en todas direcciones por partículas de

materia en el agua. Una parte de esa energía dispersada viaja de regreso a lo largo

del eje del rayo al transductor (Ver Fig. 15). Esta señal de regreso tiene un cambio en

la frecuencia proporcional a la velocidad del material dispersado.

Fig. 15.- Corrientímetro Argonauta Doppler. En posición de adquisición de

datos. (http:/www.SonTek.com)

Este cambio de frecuencia ó corrimiento Doppler medida por el Argonauta, es

proporcional a la proyección de la velocidad del agua dentro del eje del rayo acústico,

combinando datos de los tres rayos, y conociendo la orientación relativa decesos

rayos, el Argonauta mide la velocidad en tres dimensiones. Las operaciones básicas

que realiza a los parámetros son: promedio en tiempo, marcas entre tiempo, arranque

de tiempo.

47

4.2.3.- PROCESAMIENTO DE DATOS

Los datos de velocidad se utilizan en forma directa como se obtenienen del

sistema, sin procesamiento posterior. La velocidad de respuesta del Argonauta no

cambia con el tiempo y nunca requiere re-calibración.

El rango de medición máximo se obtiene por la distancia a la cual la longitud de

la señal se aproxima al nivel de ruido electrónico. El nivel de ruido se mide utilizando

un sistema de diagnostico que viene en el software (ARGOCHECK) con los

transductores en el aire.

Los datos de longitud de la señal se reportan en unidades logarítmicas llamadas

counts; un count = 0.43 dB. El volumen medido de la muestra es fijo, la longitud de la

señal reportada con cada muestra refleja el valor medio sobre las medidas de

volumen y variará dependiendo de las condiciones del agua. Para operaciones en

buenas condiciones la señal reportada deberá ser al menos de 10 counts sobre el nivel

de ruido.

4.3.- CTD MicroCat SBE 37SI


Es un instrumento que mide la conductividad, temperatura y presión con un

novedoso sistema antincrustante, colocado en una armadura con sensores

preinstalados (Ver Tabla 1) el cual permite que inhiba la fijación de organismos

marinos. ( Fig. 16 ).

48

Fig. 16.- CTD, a bordo del Buque Oceanográfico ‘Altair”; bajado porestudiantes de la FACIMAR. (Morales Blake, 1999).


La temperatura es adquirida por la aplicación de una excitación de AC a un

resistor de referencia herméticamente sellado del tipo VISHAY, y un termistor

ultraestable de tiempo con una tasa de deriva menor de 0.002°C por año. La salida

del resistor de referencia al termistor es digitizada por un convertidor de 24 bit AID. [18]

49

Una excitación de AC y un comparador radiométrico utilizan un canal de

procesamiento evitando errores causados por parasitos termopar, voltajes de

compensación, corrientes de salida y errores de referencia. [ 20 ]

-IRMWARE VERSION l.lb

IANGO DE CONDUCTIVIDAD 0 - 6.0 S/m

vlATERIAL D E CUBIERTA Titanio soportando presiones hasta de 7000

EXTERNA metros

ripo DE INTERFACE RS-232C transmite de MicroCat a una

computadora (DB-25 pin db-9 pin 2).

Recibe datos de la computadora ( DB -25 pin 2,

DB-9 pin 3).

Ground Datos comunes de computadora (DB-25

pin 7, DB- 9 pin 5). Opcional RS-484.

SENSORES 3 electrodos 2 terminales de celdas de vidrio de

borosilicato y un Termistor de presión protegido.

3AUDS 9600

-UENTE DE ENERGIA 7 - 16 VDC

:XTERNA DISPONIBLE

ZONSUMO DE ENERGIA 40 miliampers a 7 volts

33 miliampers a 12 volts

15 microampers en quiescent

%NGOS DE MEDICION Temperatura -5” a 40 OC

Conductividad 0 a 10 S/m (0 a 100 mmhokm

Presión (OPCIONAL) 0 en adelante

5 0

PRECISION Temperatura 0.002 OC

Conductividad 0.0003 S/m

Presión (OPCIONAL) 0.15% en adelante

RESOLUCION Temperatura 0.0001 OC

Conductividad 0.00001 S/m


SENSOR DE CALIBRACION Temperatura -1 a 32°C

Conductividad 0 a 6 S/m.

Calibración Física sobre un rango de 2.7 a 6 S/m

más cero conductividad (aire)


Counter time - base Quartz TCXO, +/- 2 ppm por año de edad; +/- !

ppm VS. Temperatura ( -5 a 30°C)

Reloj de tiempo real Tipo Watch-crystal de 32,768 Hz; Corregido pan

deriva y contra comparación a MicroCat contado

de tiempo base para producir sobretodo +/- 5 ppn

precisión (+/- 2.6 minutos / año).

TABLA I.- Características del CTD MicroCat SBE 37SI

4.3.2.- PROCESAMIENTO DE DATOS.

La comunicación con el MicroCat es por medio de un cable de 3 vías RS-232C

y es fabricado para una configuración de 9600 baud, 8 bits de datos, 1 bit de stop y

sin paridad. La conexión puede hacerse directamente a una terminal o al puerto

serial de una computadora. [ 19 ]

51

La comunicación se hace por medio de un programa TERM37, el cual puede

ser utilizado con una IBM xt/at/486/Pentium o compatible para dar de alta los

sensores del MicroCat. Este programa requiere el archivo TERM37.CFG, los

coeficientes de calibración y parámetros de operación son almacenados en

EEPROM permitiendo la transmisión de datos en unidades de ingeniería. El

instrumento prueba a la vez que retiene los sensores de temperatura y conductividad

utilizados en el registro C-T.

La interface PC board rotulada 10189 contiene un jumper que controla el ON

del sistema. En el modo normal (default) la fuente de poder del instrumento se da de

alta cuando recibe un carácter de la interface serial. En este modo, el MicroCat se

pone en modo “stand by” consumiendo menos de 20 microampers. [ 10 ]

a).- FORMATO DE DATOS

FORMATO DE CONVERSION DE DATOS

La temperatura se reporta en grados Celcius, ITS-90La Conductividad se reporta en Siemens por metroLa Presión se reporta en DecibarsTemperatura y Conductividad

TT-r.lTl-T,cc.ccccc

Temperatura, Conductividad y Presión

TTT.TTTT,cc.ccccc,PPPP.PPP

Temperatura, Conductividad y Tiempo

TTT.TTTT,CC.CCCCC, DD MMM YYYY, HH:MM:SS formato=1TTT.TTTT,CC.CCCCC, MM-DD-YYYY, HH:MM:SS formato=2

Temperatura, Conductividad, Presión y Tiempo

TTT.TTTT,CC.CCCCC,PPPP.PPP, DD MMM WW, HH:MM:SS formato=1TTT.TTTT,CC.CCCCC,PPPP.PPP, MM-DD-WYY, HH:MM:SS formato=2

53

V.- REGLAS INTERNACIONALES DE ESTANDARIZACION DE LA INFORMACIONOCEANOGRAFICA.

La Secretaría de Marina por legislación fué la responsable por mucho tiempo

de la concentración, clasificación, sistematización procesamiento y difusión derivada

de las investigaciones y trabajos que realizaban diversas instituciones mexicanas.

Por medio de la Comisión Intersecretarial de Investigaciones Oceanográficas

(C.I.I.O.) integrada por 9 prestigiadas instituciones en el área oceanográfica en

nuestro país, creó en el año 1972 el Centro de Datos e Información Oceanográfica

(C.D.I.O.) el cual creó el Archivo de Información Oceanográfica Nacional. Las

actividades desarrolladas en los cruceros fueron muy relevantes ya que eran

multidisciplinarias e interinstitucionales y en su mayoría realizadas por instituciones

extranjeras generadas de convenios de colaboración internacional.

Se buscaba optimizar las salidas de los barcos de investigación, difundiendo

los resultados entre la comunidad científica para evitar duplicidad en la toma de

datos, y con el fin de apoyar en la fundamentación de políticas y acciones

concertadas. Por medio del Departamento de Procesamiento de Datos se

desarrollaron Sistemas de Información, diseñando y estructurando paquetes de

programas y sistemas eficientes de validación que permitieran la veracidad y

confiabilidad de los datos para el usuario, integrando entre otros, acervos

documentales de información de la Organización de las Naciones Unidas para la

Educación la Ciencia y la Cultura (UNESCO).

El 1992 desaparece la C.I.I.O. y la Secretaría de Marina cambia sus

lineamientos, quedando en manos de organismos internacionales, la reglamentación

de la información oceanográfica; a partir de entonces la National Oceanographic and

Atmospheric Administration (NOAA) de los Estados Unidos de Norteamérica por

medio del National Oceanographic Data Center (NOCD) es el organismo que de

manera internacional se encarga de regular los formatos de divulgación de la

información oceanográfica.

54

5.1.- EL ESTANDAR DE LA NATIONAL OCEANOGRAPHIC DATA CENTER. PARADATOS DE CORRIENTIMETRO ARGONAUTA DE UN CRUCERO ENBARCO.

La (NODC) establece para datos de barcos dos formatos:

1) Un conjunto de datos en alta resolución en formato binario que consiste de

corrientes y parámetros relativos en el intervalo de muestreo en el cual los

datos se registraron y procesaron.

2) En ASCII datos de corrientes absolutas cada hora a intervalos de 10 m.

Si las corrientes absolutas no se encuentran disponibles, debido a carencias

de navegación, entonces las corrientes relativas no se consideran de alta resolución,

y se modifica a un subconjunto de datos en la secuencia del tiempo a cada hora y los

intervalos de profundidad cada 10 m. Al mismo tiempo si un conjunto de datos es

recibido como promedio de una malla en espacio, entonces debe asignársele un

tiempo nominal. De manera similar, si un conjunto de datos se recibe con

espaciamiento de 8 m de profundidad, este intervalo es usado en el subconjunto. El

subconjunto estándar incluye los promedios horarios y las desviaciones estándar de

las componentes de la velocidad. Una descripción de la metodología y formato del

subconjunto estándar se da a continuación. [ 13 ]

5.1.1.- METODOLOGIA

El subconjunto estándar consistirá de corrientes absolutas si la navegación del

barco fue satisfactoria. De otra forma las corrientes se darán con relación a niveles

de referencia por lo general de 50 a 150 m. En el eje vertical, cada perfil de velocidad

es linealmente interpolado a una malla regular de enteros múltiplos de 10 m. Para

niveles más someros es el primer múltiplo de 10 m que es mayor o igual a la

profundidad del primer depósito bueno del dato registrado, típicamente una función

de la configuración del instrumento y la profundidad del transductor.

55

El nivel más profundo es aquel en el cual al menos 50 % del conjunto sobre el

curso del crucero tiene un buen porcentaje mayor que 30%. Para cada depósito de

datos, el porciento bueno es el porcentaje de silbidos individuales en un conjunto con

datos válidos. Como se nota abajo, para conjunto de datos recibidos en NODC en

una forma reducida (no en alta resolución), el intervalo de profundidad original se

mantiene.

Para el tiempo, los promedios se calculan para intervalos de una hora

centrados en la hora. La columna de tiempo en el subconjunto ASCII da el promedio

del tiempo del grupo que cayó dentro del intervalo. Por lo tanto el promedio deberá

estar escasamente fuera de la hora integra, cuando cada conjunto está

eventualmente disponible sobre la hora completa. El promedio de tiempo debe estar

Centrado en el caso donde los datos están sólo parcialmente disponibles sobre el

intervalo debido a que los intrumentos estubieran apagados. (por ejemplo en

llamadas a puerto). En el caso en que los datos no están totalmente disponibles en

el intervalo completo el promedio de tiempo no puede calcularse, un “placeholder” de

entrada es hecho y se asigna un valor de tiempo exactamente a la mitad del

intervalo, es decir, sobre la hora, seguido por un valor de bandera malo (bad value

flags) para los campos de velocidad, latitud y longitud.

En cada nivel, un bad value flag es dado si menos del 50% del conjunto de

datos en la hora son válidos. Banderas de valores malos (99999) para componentes

de la velocidad también se dan en niveles de profundidad donde menos del 50% del

conjunto en el intervalo contribuyen al promedio debido al bajo porcentaje de datos

buenos entonces se prepara otro criterio, o en el caso de corrientes absolutas que

ocurran sobre el rango de profundidad entero porque la velocidad del barco no se

tiene disponible como referencia.

56

El transductor de temperatura se manejan como un promedio y desviación

estandar cada hora. La velocidad del barco es dada como un promedio y desviación

estandar de las componentes concluída la hora y se calcula de las velocidades

finales absolutas del barco de cada conjunto almacenado en la base de datos de alta

densidad. La información de la velocidad del barco le permite a uno dar un vistazo si

el barco estuvo en una estación o sobre el transecto o ambos concluída la hora.

5.1.2.- DESCRIPCION DEL FORMATO PARA ELENCABEZADO DEL REGISTRO

sac-id=xxxxx yr-base=yyyy start-lev=ddm num-lev=ddd type cdepth-int=ddm>

c > significa opcional

ejemplo

sac-id=00001 yr-base=1993 Star-t-lev= 20m num-lev= 45 absolute depth-int= 8m

donde sac-id es un identificador único para el crucero (NODC bookkeeping)

yr-base Año de inicio del crucero

Sta-lev Nivel de inicio (metros)

num-lev Número de niveles

twe promedio de las corrientes, ambas “absoluta” o “relativa”

depth-int Intervalo de profundidades o espaciamiento entre niveles 10 m

(default)

Si un conjunto de datos se recibe en NODC en una forma reducida (ie., no alta

resolución), entonces un comentario deberá iniciar al encabezado para definir el

esquema de tiempo y espaciamiento de profundidad si es diferente al horario o

profundidades estandar.

57

Un archivo de documentación completa que describa el instrumental el

procesamiento, y otros comentarios pertinentes para el crucero dado deberån

anexarse por separado.

5.1.3.- REGISTRO DE DATOS.

El formato está diseñado para fácil aplicación; lo fecha, hora y posición son

dadas en formato decimal en un campo simple. Cada dato registrado deberá ser de

longitud fija aunque la longitud pueda variar de un crucero a otro.

El orden de cada registro es el siguiente:

<DAY-TIME> <POSITION> <TEMPERATUREs <SHIP VELOCITY> <lJ,V pare jasrepetidas>

Con un formato tal como:

ddd.fffff dddd.dddd ddd.dddd tt.t tt.tt suu.u su.uu svv.v sv.vv uuuuu vvvvv . .

Ejemplo

350.00002 157.9365 6.912028.9 0.01 -4.6 0.11 -3.4 0.09 419 177 . .

campo

<DATE-TIME>

<POSITION>

formato

ddd.fffff:

comentario

decimal del día; e.g. 0.50000 es1200 UTC de enero 1 del año dado poryr-base;

dddd.dddd ddd.dddd: longitud y latitud decimalgrados; long. positiva este,lat. positiva norte;missing flag= 1 E38;Ejemplo. -145.1667 es 145 grados 10’ W

<TEMPERATURE> tt.t tt.tt promedio y desviación estandar del transductorde temperatura (Grados C);extraño = lE38

58

<SHIP VELOCITY> suu.u su.uu svv.v sv.vv componentes de la velocidad absolutadel barco.promedio y desviación estandar en mkeg;extraño = 1 E38

<U V PAIRS> uuuuu vvvvv componentes de la corriente en mmkec;malo, extraño=99999;Ejemplo. 121 es 12.1 cm/s

CAPITULO VI

VI.- SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE 6oDATOS PARA SU ANALISIS.

El uso de los termómetros convencionales para la detección de la termoclina

durante la segunda guerra mundial, seguido por los equipos de diseño mecánico

que medían solo una variable en intervalos de tiempo corto y en forma discreta

fue superado con el uso de tarjetas electrónicas en los equipos, que podían

registrar datos desde 10 segundos hasta un día, lográndose con esto mediciones

más continuas tanto en espacio como en tiempo y se pudo obtener mas de una

variable como fue el caso de los batitermógrafos y corrientímetros, trazando la

información en papel u otro material que reaccionara con elementos químicos.

En las ultimas décadas se ha avanzado mucho en la autonomía de los

equipos, se han logrado formas de almacenamiento en dispositivos de memoria

que aumentan el tiempo de residencia de los equipos, además se han optimizado

las mediciones con equipos que incluyen diversos sensores en uno sólo,

facilitando con esto el entendimiento de la masa de agua. El desarrollo de

software de aplicación para el análisis de la información oceanográfica obtenida

por medio de los instrumentos descritos aquí y muchos otros más; no ha sido el

adecuado en nuestro país. Las compañías extranjeras constructoras y

diseñadoras del equipo oceanográfico, han elaborado algoritmos que en algunos

casos solo sirven para configurar los sensores, y almacenar datos, teniendo el

investigador oceánico que utilizar otro software para su interpretación e incluso

hacer correcciones a los datos para manejarlos en las unidades requeridas.

Los instrumentos en la actualidad utilizan algoritmos bondadosos ya que

convierten las señales recibidas de los sensores a las unidades deseadas, sin

embargo en el modo on-line al detectar si existen fallas en las interfaces, manda

al modo of-line y no permite entradas y salidas a las opciones seleccionadas sin

interrupción del programa. Tampoco se puede sobreponer datos a una base de

datos hecha si no tiene exactamente los mismos campos con el que fueron

inicialmente diseñados.

61

El procesamiento de la información ha variado desde que el operador del

equipo tenía que capturar y procesar los datos en forma manual, siendo imposible

visualizar el comportamiento de la variable “in situ”, en la actualidad, con los datos

almacenados en archivos se maneja mucha más información con mayor rapidez y

en tiempo real.

5.1.- FORMATO FO1 5 PARA REPORTAR DATOS DE CORRIENTIMETROS

La siguiente estructura (formato) de datos se utiliza para series de tiempo

de mediciones de corrientes oceánicas. Los datos se obtienen a partir de

corrientímetros anclados en una posición fija y miden el flujo de agua que pasa

por los sensores. Se reporta la posición en coordenadas Este-Oeste (u) y Norte-

Sur (v). El registro de datos compara los valores de las componentes vectoriales u

y v y se registran con fecha y hora. La dirección de la corriente se define positiva

hacia donde fluye el agua y además es positiva si va al norte y este y negativa si

fluye hacia el oeste y sur. Los datos son promediados y filtrados reportándose a

intervalos de tiempo de 10 a 15 minutos. La temperatura, presión y conductividad

y/o salinidad, también pueden reportarse. Un registro de texto queda disponible

para comentarios opcionales. [ 14 ]

Estructura de Archivos:

Cuatro registros de 60 caracteres:

1) Registro de Texto, (2) Registro Maestro, (3) Registro Detalles 1,(4) Registro Detalles 2.

5.1 .l.- FORMATO DE DATOS.

PARAMETER

a).- REGISTRO DE TEXTO

DESCRIPTION SC FL

NODC FILE NUMBER ALWAYS "015" 1 3NODC TRACK NUMBER ó-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4 6

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCRECORD NUMBER ALWAYS '1' 10 1METER NUMBER FIVE-CHARACTER FIELD ASSIGNED BY 11 5

THE ORIGINATOR - ALSO INCLUDED ONRECORD TYPES 2 AND 3

TEXT

BLANKSEQUENCE NUMBER

b).- REGISTRO MAESTRO

NODC FILE NUMBERNODC TRACK NUMBER

RECORD NUMBERMETER NUMBERLATITUDELATITUDE HEMISPHERELONGITUDELONGITUDE HEMISPHEREDEPTH OF BOTTOMDEPTH OF CURRENTMETERMETER USAGE SEQUENCENUMBERINSTITUTION

AXIS ROTATION

LOCATION NAME

NUMBER OF DETAILRECORDS

62THIRTY-EIGHT CHARACTER FIELD FOR 16 38

COMMENTS OR PERTINENT INFORMATION54 1

XXXXXX - USED FOR SORTING TEXT 55 6INFORMATION

ALWAYS "015" 1ó-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '2' 10SEE RECORD '1' 11DDMMXX(DEGREES,MINUTES TO HUNDREDTHS) 16l-CHARACTER CODE - 'N' OR 'S' 22DDDMMXX (DEGREES,MINUTES TO HUNDREDTHS) 23l-CHARACTER CODE - 'E' OR 'W' 30XXXXX (WHOLE METERS) 31XXXXX (METERS TO TENTHS) 36

XXX - USED FOR INDICATING NUMBER OF 41TIMES METER HAS BEEN USED

TWO-CHARACTER INSTITUTION CODE - 44USE NODC CODE 0218

XXX - DEGREES CLOCKWISE FROM TRUE NORTH 46OF V AXIS - VALUES SHOULD BE 0 WHENFINAL PROCESSED TO PROVIDE TRUEDIRECTION INFORMATION

SIX-CHARACTER NAME DETERMINED BY 49ORIGINATOR

xxxxxx - USED TO INDICATE NUMBER OF 55DETAIL RECORDS (3) TO FOLLOW THE MASTERRECORD (2)

c).- DETALLE DEL REGISTRO 1

NODC FILE NUMBER ALWAYS "015" 1NODC TRACK NUMBER 6-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODC

RECORD NUMBERMETER NUMBERDATE (GMT)TIME (GMT)EAST-WEST CURRENTCOMPONENT (U)

ALWAYS '3' 10SEE RECORD '1' llYYMMDD 16XXXXXX (HOURS, MINUTES TO HUNDREDTHS) 22XXXXXX - CM/SEC TO HUNDREDTHS WITH 28

POSITIVE DIRECTIONS (EAST AND NORTH)INDICATED WITHOUT PLUS SIGN - NEGATIVEDIRECTIONS (WEST AND SOUTH) PRECEDEDBY MINUS SIGN - DIRECTION TOWARD

NORTH-SOUTH CURRENTCOMPONENT (V)

TEMPERATURE

XXXXXX - CM/SEC TO HUNDREDTHS WITH 34POSITIVE DIRECTIONS (EAST AND NORTH)INDICATED WITHOUT PLUS SIGN - NEGATIVEDIRECTIONS (WEST AND SOUTH) PRECEDEDBY MINUS SIGN - DIRECTION TOWARD

XXXXX WITH NEGATIVE TEMPERATURES 40PRECEDED BY MINUS SIGN (DEG C TOTHOUSANDTHS)

36

6

6

PRESSURECONDUCTIVITYBLANKSEQUENCE NUMBER

63XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 45 5XXXX - MMHOS/CM TO HUNDREDTHS 50 4

54 1XXXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 55 6

d).- DETALLE DEL REGISTRO 2


RECORD NUMBERMETER NUMBERDATE (GMT)TIME (GMT)EAST-WEST CURRENTCOMPONENT (U)

NORTH-SOUTH CURRENTCOMPONENT (V)

TEMPERATURE

PRESSURESALINITY

SEQUENCE NUMBER

ALWAYS "015" 16-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '4' 10SEE RECORD '1' 11YYMMDD 16XXXXXX (HOURS, MINUTES TO HUNDREDTHS) 22xxxxxx - CM/SEC TO HUNDREDTHS - WITH 28

POSITIVE DIRECTIONS (EAST AND NORTH)INDICATED WITHOUT PLUS SIGN - NEGATIVEDIRECTIONS (WEST AND SOUTH) PRECEDEDBY MINUS SIGN - DIRECTION TOWARD

XXXXXX - CM/SEC TO HUNDREDTHS - WITH 34POSITIVE DIRECTIONS (EAST AND NORTH)INDICATED WITHOUT PLUS SIGN - NEGATIVEDIRECTIONS (WEST AND SOUTH) PRECEDEDBY MINUS SIGN - DIRECTION TOWARD

XXXXX WITH NEGATIVE TEMPERATURES 40PRECEDED BY MINUS SIGN (DEG C TOTHOUSANDTHS)

XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 45XXXXX (PARTS PER THOUSAND OR PRACTICAL 50

SALINITY UNITS - TO THOUSANDTHS)XXXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 55

6

5

5.2.- FORMATO PARA REPORTAR DATOS DE CTD DE ALTA RESOLUCION(F022)

Este formato de archivo es para la colección de datos utilizando CTD.

Como se bajan y suben a bordo del barco en altamar, sus componentes

electrónicos proveen perfiles casi continuos de temperatura, salinidad y presión.

Los datos son promediados y filtrados u obtenidos por interpolación y se pueden

obtener reportes a intervalos de profundidad tan finos hasta de 1 m. La

información del instrumental, asi como la posición, fecha y hora se reportan para

cada estación. Datos atmosféricos al bajar los equipos también deben reportarse

(datos meteorológicos y condiciones de la superficie del mar). Cada dato

registrado compara valores de temperatura, salinidad o conductividad, densidad

(calculada por sigma-t), y posiblemente oxígeno disuelto y transmitancia a

profundidades especificadas por los valores de presión. [ 11 ]

64

Los datos pueden reportarse a intervalos iguales o desiguales de

profundidad o de presión. Un registro de texto queda disponible para

comentarios.

5.2.1.- ESTRUCTURA DE ARCHIVOS:

Ocho registros de 120 caracteres(l20-character records): (1) Registro de

Texto, (2) Registro Maestro, (3) Detalles del Registro 1, (4) Detalles del Registro

2, (5) Detalles del Registro 3, (6) Detalles del Registro 4, (7) Detalles del Registro

5, (8) Detalles del Registro 6. Este archivo es clasificado por Número de estación

(cast number), Tipo de registro, y Número de secuencia. [ 12 ]

A).- FORMATO DE ARCHIVOS:

DATOS DE ALTA RESOLUCION DEL CTD (FO221

PARAMETRO DESCRIPCION SC FL

a).- REGISTRO DE TEXTO

NODC FILE NUMBER ALWAYS '022' 1 3NODC TRACK NUMBER 6-CHARACTER UNIQUE CUISE OR DATA SET 4 6

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODC

RECORD NUMBER ALWAYS '1' 10 1CAST NUMBER FIVE-CHARACTER FIELD ASSIGNED BY THE 11 5

ORIGINATOR - ALSO INCLUDED ON RECORDTYPES 2,3 AND 4

TEXT 100-CHARACTER FIELD - USED FOR COMMENTS 16 100OR PERTINENT INFORMATION

SEQUENCE NUMBER xxxxx - USED FOR SORTING TEXT RECORDS 116 5

b).- REGISTRO MAESTRO


RECORD NUMBERCAST NUMBERLATITUDELATITUDE HEMISPHERELONGITUDELONGITUDE HEMISPHERE

ALWAYS '022' 1 36 CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4 6

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '2' 10 1SEE RECORD '1' 11 5DDMMXX (DEGREES, MINUTES TO HUNDREDTHS) 16 6l-CHARACTER CODE 'N' OR 'S' 22 1DDDMMXX (DEGREES, MINUTES TO HUNDREDTHS)23 7l-CHARACTER CODE 'E' OR 'W' 30 1

NUMBER OF SCANS XXXXX - USED TO INDICATE NUMBER OF 41 5 65SCANS PER STATION (FIVE/RECORD)

DATE (GMT) YYMMDD 46 6TIME (GMT) XXXX (HOURS AND MINUTES) 52 4SAMPLE INTERVAL INDICATOR ONE-DIGIT CODE - USE CODE NODC 0216 56 1SAMPLE INTERVAL

BAROMETRIC PRESSUREWET BULB TEMPERATURE

DRY BULB TEMPERATURE

WIND DIRECTION

WIND SPEEDWEATHER

xxx - WHEN INDICATOR CODE=l (EQUAL 57 3SPACED DEPTHS) - (METERS TO TENTHS)

XXXXX (MILLIBARS TO TENTHS) 60 5XXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE PRECEDED 65 4

BY A MINUS SIGN ADJACENT TO TEMPERATUREVALUE - DEG C TO TENTHS

XXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE PRECEDED 69 4BY A MINUS SIGN ADJACENT TO TEMPERATUREVALUE - DEG C TO TENTHS

XX - TWO-DIGIT CODE - DIRECTION FROM 73 2USE CODE 0110 (WMO 0885/0887)

XX (WHOLE KNOTS) 75 2ONE-DIGIT CODE - USE NODC CODE 0108 77 1

(WMO 4501)SEA STATE ONE-DIGIT CODE - USE NODC CODE 0109 78 1

(WMO 3700)VISIBILITY ONE-DIGIT CODE - USE NODC CODE 0157 79 1

(WMO 4300)CLOUD TYPE ONE-DIGIT CODE USE NODC CODE 0053 80 1

(WMO 0500)CLOUD AMOUNT ONE-DIGIT CODE - USE NODC CODE 0105 81 1

(WMO 2700)INSTRUMENT INFORMATION

LOCATION NAME

DEPTH TO BOTTOMMAXIMUM DEPTH OF CASTSALINITY METHOD

TWENTY-CHARACTER FIELD FOR TYPE OF 82 20INSTRUMENT, SERIAL NUMBER, ETC

SIX-CHARACTER NAME DETERMINED BY THE 102 6ORIGINATOR

XXXXX (WHOLE METERS) 108 5XXXX (WHOLE METERS) 113 4ONE CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0502 117 1

('P'=PRACTICAL SALINITY, 'S'=SALINITY,BLANK=NOT SPECIFIED)

CAST DIRECTION ONE CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0508 118 1BLANKS 119 2

c).- DETALLES DEL REGISTRO 1


RECORD NUMBERCAST NUMBERDEPTHTEMPERATURE

SALINITY

SIGMA-TSCAN CONDITION

DEPTHTEMPERATURE

ALWAYS '022' 1 36-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4 6

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '3' 10 1SEE RECORD '1' 11 5XXXXX (METERS TO TENTHS) 16 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 21 5

PRECEDED BY A MINUS SIGN ADJACENT TOTEMPERATURE VALUE - DEG C TO THOUSANDTHS

XXXXX (PARTS PER THOUSAND OR PRACTICAL 26 5SALINITY UNITS - TO THOUSANDTHS)

xxxx - TO HUNDREDTHS 31 4ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 35 1

SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX (METERS TO TENTHS) 36 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 41 5


SALINITY


DEPTHTEMPERATURE

SALINITY


DEPTHTEMPERATURE

SALINITY


DEPTHTEMPERATURE

SALINITY


SEQUENCE NUMBER

66XXXXX (PARTS PER THOUSAND OR PRACTICAL 46 5

SALINITY UNITS - TO THOUSANDTHS)XXXX - TO HUNDREDTHS 51 4ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 55 1




XXXX - TO HUNDREDTHS 71 4ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 75 1




xxxx - TO HUNDREDTHS 91 4ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 95 1





SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116 5

d).- DETALLES DEL REGISTRO 2


RECORD NUMBERCAST NUMBERDEPTHDISSOLVED OXYGENTRANSMISSIVITYBLANKSSCAN CONDITION

DEPTHDISSOLVED OXYGENTRANSMISSIVITYBLANKSSCAN CONDITION

DEPTHDISSOLVED OXYGENTRANSMISSIVITYBLANKS

ALWAYS '022' 16-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4

IDENTIFER ASSIGNED BY NODCALWAYS '4' 10SEE RECORD '1' 11XXXXX (METERS TO TENTHS) 16XXXXX - ML/L TO THOUSANDTHS 21XXXXX (PERCENT TO THOUSANDTHS) 26

31ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 35

SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX (METERS TO TENTHS) 36XXXXX - ML/L TO THOUSANDTHS 41XXXXX (PERCENT TO THOUSANDTHS) 46


SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX (METERS TO TENTHS) 56xxxxx - ML/L TO THOUSANDTHS 61XXXXX (PERCENT TO THOUSANDTHS) 66

71

36

1555541

55541

5554

SCAN CONDITION



SEQUENCE NUMBER

ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 75SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080

XXXXX (METERS TO TENTHS) 76XXXXX - ML/L TO THOUSANDTHS 81XXXXX (PERCENT TO THOUSANDTHS) 86


SCANNING DATA - USE CODE NODC 0080XXXXX (METERS TO TENTHS) 96XXXXX - ML/L TO THOUSANDTHS 101XXXXX (PERCENT TO THOUSANDTHS) 106


SCANNING DATA - USE CODE NODC 0080XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116

1 67

5

e).- DETALLES DEL REGISTRO 3


RECORD NUMBERCAST NUMBERDEPTHTEMPERATURE

CONDUCTIVITYBLANKSSCAN CONDITION

DEPTHTEMPERATURE


DEPTHTEMPERATURE


DEPTHTEMPERATURE


DEPTHTEMPERATURE

ALWAYS '022' 1 3ó-CHARACTER UNIQUE CRUISE OR DATA SET 4 6

IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '5' 10 1SEE RECORD '1' ll 5XXXXX (METERS TO TENTHS) 16 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 21 5


XXXXX (MMHO/CM TO THOUSANDTHS) 26 531 4

ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 35 1SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080

XXXXX (METERS TO TENTHS) 36 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 41 5











ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 95 1SCANNING DATA - USE CODE NODC 0080



CONDUCTIVITYBLANKS

XXXXX (MMHO/CM TO THOUSANDTHS) 106 5 68111 4

SCAN CONDITION

SEQUENCE NUMBER


XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116 5

f).- DETALLES DEL REGISTRO 4


RECORD NUMBERCAST NUMBERPRESSURETEMPERATURE

SALINITY


PRESSURETEMPERATURE

SALINITY

SIGMA-T51 4SCAN CONDITION

PRESSURETEMPERATURE

SALINITY


PRESSURETEMPERATURE

SALINITY


PRESSURETEMPERATURE

SALINITY

SIGMA-T


IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '6' 10 1SEE RECORD '1' 11 5XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 16 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 21 5




SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 36 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 41 5


XXXXX (PARTS PER THOUSAND OR PRACTICAL 46 5SALINITY UNITS - TO THOUSANDTHS)XXXX - TO HUNDREDTHS


XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 56 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 61 5











XXXX - TO HUNDREDTHS 111 4

SCAN CONDITION

SEQUENCE NUMBER

ONE-CHARACTER CODE INDICATING METHOD OF 115 1 69

SCANNING DATA - USE NODC CODE 0080XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116 5

g).- DETALLES DEL REGISTRO 5


RECORD NUMBERCAST NUMBERPRESSURETEMPERATURE


PRESSURETEMPERATURE


PRESSURETEMPERATURE


PRESSURETEMPERATURE


PRESSURETEMPERATURE

CONDUCTIVITYBLANKS

111 4SCAN CONDITION

SEQUENCE NUMBER


IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '7' 10 1SEE RECORD '1' 11 5XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 16 5XXXXX NEGATIVE TEMPERATURES ARE 21 5


















XXXXX (MMHO/CM TO THOUSANDTHS) 106 5


XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116 5

70

h).- DETALLES DEL REGISTRO 6


RECORD NUMBERCAST NUMBERPRESSURETEMPERATURESALINITY

DISSOLVED OXYGENSCAN CONDITION CODEPRESSURETEMPERATURESALINITY




DISSOLVED OXYGENSCAN CONDITION CODESEQUENCE NUMBER


IDENTIFIER ASSIGNED BY NODCALWAYS '8' 10 1SEE RECORD '1' 11 5XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 16 5XXXXX (DEG C TO THOUSANDTHS) 21 5XXXXX (PPT OR PRACTICAL SALINITY UNITS- 26 5

TO THOUSANDTHS)

XXXX (MILLILITERS/LITER) 31 4ONE-CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0080 35 1XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 36 5XXXXX (DEG C TO THOUSANDTHS) 41 5XXXXX (PPT TO OR PRACTICAL SALINITY 46 5

UNITS - TO THOUSANDTHS)XXXX (MILLILITERS/LITER) 51 4ONE-CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0080 55 1XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 56 5XXXXX (DEG C TO THOUSANDTHS) 61 5XXXXX (PPT OR PRACTICAL SALINITY UNITS 66 5

- TO THOUSANDTHS)XXXX (MILLILITERS/LITER) 71 4ONE-CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0080 75 1XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 76 5XXXXX (DEG C TO THOUSANDTHS) 81 5XXXXX (PPT OR PRACTICAL SALINITY UNITS 86 5

- TO THOUSANDTHS)XXXX (MILLILITERS/LITER) 91 4ONE-CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0080 95 1XXXXX (DECIBARS TO TENTHS) 96 5XXXXX (DEG C TO THOUSANDTHS) 101 5XXXXX (PPT OR PRACTICAL SALINITY UNITS 106 5

- TO THOUSANDTHS)XXXX (MILLILITERS/LITER) 111 4ONE-CHARACTER CODE - USE NODC CODE 0080 115 1XXXXX - USED FOR SORTING DATA RECORDS 116 5

CAPITULO VII

72

VII.- PERSPECTIVAS FUTURAS

En el presente siglo se vislumbra cada día más una mayor demanda hacia las

metodologías automatizadas de monitoreo oceánico, así como también se observa

una tendencia hacia la creación de instrumentos más pequeños que reduzcan el

consumo de energía y disminuyan la necesidad de la intervención humana. La

tecnología instrumental en las ciencias marinas se ha valido del desarrollo de otras

ciencias prioritarias que han logrado un mayor avance como la medicina, al adoptar

el principio de funcionamiento de muchos equipos sus equipos para la realización de

las investigaciones oceánicas, por ejemplo: un método óptico láser y de fibra óptica

utilizado para observar las células en promedio a millones por segundo, se ha

adaptado en la oceanografía para investigaciones de organismos unicelulares del

fitoplanckton que producen grandes afloramientos costeros imprevistos como la

“marea roja” responsable de la muerte de grandes cardúmenes de peces y de serias

enfermedades en los humanos que tienen contacto con aguas contaminadas por

ellos. [ 21 ]

La biomasa de los organismos microscópicos en el océano es inmensa y

poco conocida, así que esta técnica nueva es de mucha utilidad para extender el

conocimiento en esa área, así como también los sistemas acústicos han ayudado a

profundizar en el conocimiento de su distribución y comportamiento. La utilización de

micromáquinas con válbulas y bombas basadas en materiales electroestrictive que

cambian sus dimensiones físicas en respuesta a una señal eléctrica aplicada, provee

un camino para lograr la utilización de mínimas cantidades de reactivo en análisis

químicos y bajo costo en su mantenimiento. Los biosensores construidos por una

enzima o sustancia química con un semiconductor que van a un transductor y dentro

de él se convierte directamente la concentración de una sustancia en una señal

eléctrica, ha ayudado al conocimiento de la microbiología de organismos oceánicos.

73

7.1.- VEHICULOS REMOLCADORES DE INSTRUMENTOS.

La utilización de instrumentos y equipos que pueden ser remolcados

detrás del barco dando una cobertura continua del muestreo mientras se desplaza

de una estación a otra, ha permitido el ahorro de tiempo así como la disminución en

el costo de las operaciones marinas; el remolque de instrumentos a una profundidad

constante, ha cubierto la necesidad que se tenía de hacer un muestreo de la

columna de agua completa. Con una carga útil de un CTD y otros instrumentos se

pueden medir extensas áreas oceánicas a grandes profundidades.

Un método similar fue implementado por investigadores de la Universidad de

Guadalajara quienes construyeron una nave de forma hidrodinámica (Ver Fig. 17)

montándole un CTD, el mecanismo se activa por medio del flujo de agua y se

realizan mediciones remolcando el equipo dando círculos con el barco, permitiendo

la posibilidad de que se tomen datos de una zona más amplia. [ 2 ]

Fig. 17.- Casco remolcable para CTD, vista lateral (superior)y vista de planta (inferior). (Filonov, 1996).

74

El la figura anterior, 1 Casco. 2 Aleta para sustentación, que provee una

flotabilidad positiva mientras va siendo remolcado. 3 Tapa hidrodinámica removible. 4

Aberturas que permiten que el agua fluya a través del casco mientras está hundido. 5

Barra de acero alrededor del casco para remolcarlo. 6 Quilla direccional para evitar la

rotación mientras es remolcado. 7.- Estructura de acero para atar peso adicional para

regular la velocidad de descenso.

En un tiempo promedio de 5 horas y 21 minutos, con un muestreo promedio

de 2 mediciones por segundo y una velocidad de descenso del aparato de 1.4 mkeg,

cubrieron alrededor de 28 millas usando menos de 2 minutos de tiempo para cada

perfil.

El CTD utilizado sobre el casco que construyeron tiene una memoria de 128 K

y un máximo de inmersión de 2058 m. El barco se equipo con un winche, un sistema

de navegación por satélite así como radar y radio.

7.2.- INSTRUMENTOS DE TECNOLOGIA SUPER-ALTA

Un grupo de investigadores de la WHOI en colaboración con científicos del

Institute of Marine and Coastal Sciences de la Universidad de Rudgers en Nueva

Jersey, establecieron el sistema Long-term Ecosystem Observatory at 15m deep

(LEO-15) (Ver Fig. 18), está compuesto por una serie de instrumentos científicos

que toman mediciones continuas de lo que está sucediendo en el fondo en un área

de 5 millas de costa y envía la información a través de un cable enterrado de fibra

óptica a un cuarto de cómputo en un laboratorio costero, también envían con cierta

frecuencia un vehículo (ROV) (Ver Fig. 19) empacado con una gran cantidad de

instrumentos que recorre 12 millas fuera de la costa, tomando mediciones de ida y

regreso, el vehículo descarga todos los datos a la estación costera por el cable de

fibra óptica y al atracarse en el muelle, recarga sus baterias antes de iniciar un nuevo

transecto. [ 26 ]

75

A bordo de una lancha Zodiac de 24 pies de longitud, los

investigadores se comunican por radio con la estación costera para saber donde está

el vehículo y que está haciendo.

Fig. 18.- Long-term Ecosystem Observatory at 15m deep (LEO-15 )(http/www.marine.rudgers.edu/cool: 21/12/99).


LEO-15 transmite vídeo, sonido, y datos sobre temperatura y niveles de

salinidad, corrientes, altura y período de la ola, transporte de sedimentos,

afloramientos de fitoplankton y una gran variedad de características químicas. Utiliza

un Perfilador Conientímetro Doppler, para medir corrientes en intervalos de 10 a 20

pies de la superficie al fondo. Mediciones superficiales son correlacionadas con

Radares Doppler y Satélites. [ 15 ]

76

En la estación costera de LEO-l 5, los monitores de las computadoras reportan

condiciones en tiempo real de 2 nodos, y otras trayectorias cualquiera sobre las

cuales una Unidad de Monitoreo del Medio Ambiente Remota (REMUS) está en

movimiento en ese momento. En otra sala, expertas computadoras turnan los datos

a cintas de almacenamiento. [ 6 ]

REMUS- Esta unidad controla de manera remota el vehículo que mide la

temperatura, salinidad, profundidad, la turbidéz del agua, velocidad y dirección de la

corriente y fluorescencia (fitoplankton contenido en el agua)

Fig. 19.- Vehículo de Operación Remota (ROV) de LEO-l 5.(http//www.marine.rudgers.edukool: 21/12/99).

Fig. 20.- Detalles del equipo utilizado en LEO-15(http//wvw.marine.rudgers.edukool: 21/12/99).

78

7.2.2.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE LA FIG. 20 QUE UTILIZALEO-l 5:

Nodo LEO-15.- Esta plataforma amarrada es la caja de conexión para todos

los demás instrumentos. El cable de fibra óptica corre de la

estación de campo al nodo donde están disponibles múltiples

datos y puertos de energía para los instrumentos.

REMUS.- Unidad Remota de Monitoreo Ambiental.- Este vehículo controlado

en forma remota, mide temperatura, salinidad, profundidad y

dispersión óptica (turbidéz del agua), velocidad y dirección de

la corriente y fluorescencia (contenido de fitoplankton en el

agua).

WRC Deslizador.- Es similar a REMUS, excepto que esta unidad no utiliza

electricidad para propulsarse a sí mismo, esto lo hace por

medio de vejigas internas de aceite y corrientes oceánicas

creadas por viento y diferencias de temperatura.

REMUS Turbulencia.- Se utiliza en distancias cortas (menos de 10 Km) para

medir microestructuras de turbulencia y viscosidad del

océano.

REMUS Estación de Atracamiento.- Este cono es montado sobre el piso

oceánico y usado por el vehículo REMUS para cargar sus

baterías y transferencia de datos. Esto es posible por medio

del cable de fibra óptica.

79

CTD-Sensor de Conductividad, Temperatura y Profundidad.- Este instrumento

es levantado en un punto en el cual toma un perfil de

temperatura, salinidad, profundidad, fluorescencia y

dispersión óptica.

ADCP-Corrientímetro Perfilador Acústico Doppler. - Este aparato les dice a

los científicos acerca de los movimientos en tres ejes

(tridimensionales) de la corriente en un perfil que va de la

superficie al fondo del océano.

RN Majid con Swath ADCP.- Este vehículo aloja un ADCP el cual es

remolcado por el RN (Research / Vessel) Caleta. Proporciona

datos de corrientes a través de un transecto, en vez de en un

solo punto.

Remolcador de CTD.- Este vehículo contiene un CTD que es remolcado a lo

largo de un transecto, proporcionándo datos continuos a

través de una línea recta (transecto).

BASS (Sensor Acústico de Esfuerzos Bentónicos) Tripod- Este trípode es el

mas largo de todos los instrumentos de LEO-15 (4 m). Mr.

BASS registra datos de corrientes extremadamente detalladas

justo sobre el piso oceánico, eliminando movimientos

superficiales del mar durante tormentas.

BIBLIOGRAFIA

81

BIBLIOGRAFIA:

l.- EG&G Marine Instruments Sea Link Systems. 1990. Mark III Conductivity,

Temperatura, Depth profiler Underwater Unit, Operation and Maintenance. Neil

Brown Instruments Systems.

2.- Filonov, A., y C. 0. Monzón. 1996. A technique for fast conductivity-

temperature-depth oceanografics surveys. Geofísica Internacional. Vol. 35(4) pp.

415-420.

3.- Fuentes Covarrubias, R., 1999. Reglas para la Elaboración de un Trabajo de

Titulación. Apuntes del Curso de Titulación de la Maestría en Ciencias: Area

Computación. 12 pp.

4.- Gamez Niño de Rivera E.C., 1998. Aplicaciones de computo en la

Hidrodinámica Aledaña a los Estados de Jalisco y Colima. Tesis Maestría en

Ciencias: Area de Computación. FIME. U. De C.

5.- Hewlett-Packard, Inc. 1983. Operations Manual HP-85, Modelo SA- XBT

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Colima.

82

9.- Morales Blake, A. R., 1999. Sistema Integral para el Manejo de Proyectos

Oceanográficos “OCEANUS”. Tesis de Maestría en Ciencias: Area Computación.

FIME. U. de C.

lo.- National Oceanographic and Atmospheric Administration (2000, 03 de

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ll .- National Oceanographic and Atmospheric Administration (2000, 03 de

enero). National Oceanographic Data Center. Obtenido de la Red Mundial el día

3 de enero del 2000:http://www.nodc.noaa.gov./General/NODC~Archive/fO22.html.

12.- National Oceanographic and Atmospheric Administration (2000, 03 de

enero). National Oceanographic Data Center. Obtenido en la Red Mundial el día

3 de enero del 2000:http://www.nodc.noaa.gov./General/NODC_Archive/fOO4.html.

13.- National Oceanographic and Atmospheric Administration (2000, 03 de

enero). Natíonal Oceanographic Data Center. Obtenido en la Red Mundial el día

3 de enero del 2000: http://www.nodc.noaa.gov./General/NODC_datafmts. html.

14.- National Oceanographic and Atmospheric Administration (2000, p3 de

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15.- Rudgers University. (1999, 21 de diciembre ). Obtenido de la Red Mundial el

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16.- Resnick R., y Halliday, D., 1997. Física. 4a Ed. Volúmen 1. C.E.C.S.A. 658 pp.

17.- SonTek, Inc. 1997. Acoustic Doppler Current meter, Operation Manual.

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18.- Sea-Bird Electronics, Inc. 1997. Operating Manual Seacat SBE 19-03.

Conductivity, Temperature, Depth recorder. Número de Serie S/N 1916129-2544.

19.- Sea-Bird Electronics, Inc. 1997. CTD Data Adquisition Software Seasoft

Version 4.227. 141 pp.

20.- Sea-Bird Electronics, lnc. 1997. Operating Manual MicroCat SBE 37SI,

Conductivity and Temperature Recorder. Numero de Serie S/N 37SI 17170-0279.

46 PP.

21.- Summerhayes, C. P. & S. A. Thorpe. (1998). Oceanography. An ilustrate

Guide. (2a ed). John Wiley & Sons. New York, USA. 397 pp.

22.- Smith, R., & J. Traggeser. (1981). Self-Contained Current Meter, Model 135.

Operation and Maintenance Manual. Interocean, Inc.

23.- Thurman, H.V. (1997). Introductory Oceanography. Prentice Hall, New

Yersey. 8a edición. 544 pp.

24.- Tocci, R.J. 1996. Sistemas Digitales principios y Aplicación. Prentice-Hall,

Inc., Hispanoaméricana, S. A. 6a edición. 636 pp.

25.- Weihaupt, J. G. (1984). Exploración de los Océanos. Introducción a la

Oceanografía. (la de.). C.E.C.S.A. 640 pp.

26.- Wiley, P. (1998, octubre). Wiring the Jersey Coast. Smithsonian Magazine.

Obtenido en la Red Mundial el día 21 de diciembre de 1999. http://www.

Marine.rutgers.edu/cool/LEO15.html.

GLOSARIO DETERMINOS

85

GLOSARIO DE TERMINOS:

ANTROPOGÉNICAS.- Son las modificaciones que sufre el océano producidas por la

intervención de la mano del hombre.

A BORDO.- Cubierta o superficie de un barco donde se realizan maniobras de

navegación y/o investigaciones diversas.

AL PAIRO.- Estado de un barco oceanográfico que consiste en detener la marcha,

pero sin apagar motores; muchos barcos se ayudan con un sistema de hélices

auxiliares para mantener el barco lo más fijo posible (libre de movimientos por

corrientes).

AUTONOMíA.- Es la capacidad de un barco de realizar trabajos en altamar sin

abastecimiento de combustible ni alimentación.

ADQUISICIÓN DE DATOS.- Proceso mediante el cual una computadora adquiere

datos analogicos digitalizados.

BIT.- Dígito del sistema binario de numeración

BYTE.- Palabra de 8 bit.

BIT DE PARIDAD.- Bit adicional que acompaña a cada grupo de un código, de forma

tal que el número 1 que se transmite sea siempre par (0 impar).

DIODO ZENER.- Es un diodo de silicio que se ha diseñado para funcionar mejor en

la región de rompimiento, es la escencia de los reguladores de voltaje, circuitos que

mantienen el voltaje casi constante sin importar que se presenten variaciones en el

voltaje de línea y la resistencia de carga.

86

DIGITALIZACION.- Proceso mediante el cual una señal analógica es convertida en

un dato digital.

EEPROM.- ROM que puede programarse, borrarse y volverse a programar

eléctricamente.

“IN SITU”.- Lugar exacto (en profundidad) donde se toma un dato oceanográfico.

REGION DE ROMPIMIENTO.- Especificación de voltaje máximo; voltaje inverso

que puede soportar un diodo antes de romperse.

PLANCTON.- Organismos que derivan con las corrientes oceanicas, incluyen

fitoplankton (plantas) y zooplankton (animales).

TRANSDUCTOR.- Dispositivo semiconductor que convierte una variable física en

eléctrica. Una señal débil debe ser amplificada hasta que tenga la potencia suficiente

para ser útil.

universidad de colima facultad de …digeset.ucol.mx/tesis_posgrado/pdf/irma gonzalez...

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