MODELACIÓN DE LA RESPUESTA ACÚSTICA DE PECES: APLICACIÓN A ENSAYOS DE LABORATORIO CON PERCAS

Abstract

Cuando se propaga sonido en un medio acuoso, éste encuentra a su paso gran cantidad y variedad de inhomogeneidades correspondientes a discontinuidades en las propiedades físicas del medio, tal como ocurre en el mar con las algas microscópicas fitoplanctónicas, zooplancton, partículas en suspensión, cardúmenes de peces,submarinos y gradientes térmicos y salinos. Esas inhomogeneidades producen dispersión acústica debido a la interacción entre la onda incidente y el medio dispersor. Este fenómeno depende de la frecuencia de la onda incidente, de las dimensiones y forma del dispersor y de sus propiedades físicas y las del fluido en el que se transmiten las ondas. Las técnicas actuales de medición con fuentes ultrasónicas de banda angosta, como las utilizadas en las ecosondas modernas, habituales en pesquerías, se basan en el fenómeno de dispersión acústica para obtener información sobre las propiedades físicas de los dispersores de volumen presentes en el océano, lo que constituye una herramienta para el sensado remoto de las mismas. Con el objetivo de calcular la dispersión acústica producida por diferentes elementos de volumen cuya forma puede ser geométricamente descripta por esferoides prolados (pez, vejiga natatoria, vehículo submarino, etc.), se adoptó un sistema de coordenadas curvilíneas esferoidales proladas para resolver la ecuación de onda mediante separación de variables. De este modo se plantearon las condiciones de contorno en términos de superficies coordenadas aproximadamente coincidentes con las interfaces agua-medio dispersor, apropiadas para resolver la ecuación de onda y calcular la intensidad de la onda dispersada. Ello permitió el cálculo del parámetro Fuerza de Blanco (TS: “Target Strength”) que se utiliza en acústica submarina para caracterizar la intensidad del eco dispersado. En este trabajo se implementó un modelo para calcular las funciones esferoidales proladas, angulares y radiales, involucradas en la solución analítica de la ecuación de onda con condiciones de contorno para los casos de interface blanda y rígida. Sus predicciones fueron comparadas con datos experimentales de TS para el caso particular de retrodispersión (backscattering), correspondientes a una especie de la fauna ictícola autóctona argentina (Percichthys trucha). Los datos de campo fueron medidos a 38 kHz en una experiencia usando jaulas de engorde de peces y una ecosonda de haz dividido (SIMRAD-EY500). Las primeras comparaciones entre los valores de TS promedio predichos por el modelo resultaron muy similares a los medidos (discrepancia menor que el 3%). Asimismo, los histogramas de TS generados con el modelo, considerando cierta distribución de ángulos de orientación del pez respecto del eje de haz, muestran un comportamiento análogo a las distribuciones de los TS medidos. El modelo se usó además para analizar la dependencia de TS máximos con la longitud total del pez, es decir, cuando el ángulo de orientación del eje mayor del esferoide es normal al eje acústico del haz, situación en la que el pez ofrece su máxima área efectiva al haz sonoro incidente. Los resultados se contrastaron además con datos experimentales reportados en la literatura, obteniéndose un acuerdo muy razonable.