Sábado, 27 de mayo de 2017

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Radiolocalización y comunicaciones para actividades subterráneas y rescates


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El Grupo de Tecno-Espeleología (GTE) de la Universidad de Zaragoza es un grupo pluridisciplinar compuesto por expertos en áreas tales como la electrónica, las comunicaciones, la ingeniería de sistemas, los microprocesadores y la arquitectura de computadores, la hidrogeología y las actividades subterráneas. Las personas que integran el GTE pertenecen a varios departamentos de la Universidad de Zaragoza: Informática e Ingeniería de Sistemas, Electrónica y Comunicaciones e Ingeniería Agroforestal.

La actividad de I+D del GTE se orienta fundamentalmente a entornos naturales y/u hostiles, tales como la media y alta montaña, los cañones y barrancos, los entornos subterráneos (cuevas, minas, túneles). Los objetivos fundamentales del GTE son el estudio de estos entornos y el desarrollo de tecnología para la realización de actividades en ellos tales como su investigación, exploración y sobre todo el rescate. En este sentido, cabe destacar la especial vocación del grupo hacia las actividades de rescate, así como su relación con entidades y grupos tales como: Protección Civil de Huesca, el grupo de Espeleosocorro de la Federación Aragonesa de Espeleología, los Grupos de Rescate e Intervención en Montaña de la Guardia Civil y la Escuela Militar de Montaña de Jaca.

Actividades, proyectos e investigaciones realizadas

A) Radiolocalización

La radiolocalización subterránea consiste normalmente en la localización de la posición en tres dimensiones (longitud, latitud y profundidad) de un punto subterráneo desde la superficie. Para ello se coloca en dicho punto una radiobaliza que permitirá su localización. Sin embargo, las ondas de radio son incapaces de penetrar la tierra y el agua más allá de unos pocos metros. Conforme se disminuye la frecuencia de transmisión se incrementa la profundidad de penetración. La principal dificultad de esta actividad es el trabajo con muy bajas frecuencias para las cuales apenas existe tecnología desarrollada y existen grandes problemas de eficiencia.

Como resultados de las investigaciones en este campo se han desarrollado dos radiolocalizadores, uno para profundidades pequeñas y medias (hasta 125 metros) y otra para grandes profundidades hasta 500 metros. Con estos dos dispositivos, GTE ha realizado con éxito diversas radiolocalizaciones con diferentes objetivos: científico (Cueva de Nerja, Málaga 2000), restauración patrimonio nacional (Iglesia de Poleñino, Huesca 2001), apertura de una cueva turística (La Lastrilla, Cantabria 2000), edificación (Pozo Tiberio, Balneario de Panticosa, Huesca 2001), exploración (Sima Esteban Felipe, Huesca 2000). En unas pruebas realizadas en Julio de 2001, en el túnel de Canfranc, se consiguió realizar una radiolocalización de un punto situado a unos 480 metros de profundidad. Ésta, supone la radiolocalización a mayor profundidad de la que se tenga constancia.

Imagen: Emisor en el interior de una cavidad para su radiolocalización.

Imagen: Radiolocalizando en las proximidades de Candanchú. El dispositivo emisor se encuentra a 490 metros de profundidad en el túnel ferroviario de Canfranc.

B)Comunicaciones subterráneas

Las comunicaciones son de gran importancia en cualquier actividad subterránea. En el caso de rescates en cavidades naturales o artificiales (túneles, minas) las comunicaciones se convierten en imprescindibles para la correcta coordinación de los diferentes equipos de rescate. En la actualidad se utilizan tres diferentes tecnologías para las comunicaciones bajo tierra: telefonía convencional de dos hilos, telefonía de un hilo con retorno por tierra y radio.

Las grandes ventajas que aporta la radiocomunicación son el bajo peso de los equipos, un tiempo de instalación despreciable y el hecho de que el equipo de exploración o en punta puede comunicar sin conocer el destino “a priori”. Al igual que en actividades de radiolocalización, para poder traspasar la roca se debe trabajar en bandas de baja (LF) o muy baja frecuencia (VLF). Dentro del campo de las comunicaciones subterráneas, el GTE ha desarrollado la tecnología necesaria para establecer comunicaciones de datos a través de la roca.

Esta tecnología y los sistemas desarrollados han sido probados con éxito estableciendo un enlace de datos, en condiciones reales, en la Cueva de Santa Elena (Bisecas, Huesca) y en un túnel de abastecimiento de agua a Huesca (Vadiello, Huesca) con espesores de roca superiores a los 100 metros. Además, en las pruebas realizadas en Julio de 2001, en el túnel de Canfranc se consiguió establecer un radioenlace con un espesor de roca de 890 metros, que es el más profundo nunca realizado con equipos móviles basados en comunicación inductiva.

Imagen: Recibiendo una señal desde 890 metros de profundidad. La emisión se realiza desde el túnel ferroviario de Canfranc y el receptor se encuentra en la cima del monte Tobazo.

Otras actividades del GTE

Otra de las líneas de investigación del GTE es el estudio de manantiales kársticos mediante técnicas novedosas de identificación de sistemas provenientes de la ingeniería de sistemas. El objetivo es la obtención de modelos de los acuíferos kársticos que permitan su estudio, simulación y planificación de los recursos hídricos que contienen.

Como desarrollos tecnológicos más destacados, realizados por el GTE, se pueden reseñar la modificación de un torno de rescate utilizado por la Guardia Civil para poder ser movido por los taladros que se utilizan en los rescates y el desarrollo de una estación topográfica electrónica para su utilización en el interior de cavidades.

Imagen: Acoplamiento entre un torno de recate y un taladro desarrollado para la Guardia Civil.

Proyectos para el futuro

En el futuro el GTE piensa continuar trabajando en las líneas expuestas anteriormente. Con respecto a la radiolocalización y a las comunicaciones en actividades de rescate el GTE se ha involucrado fundamentalmente en dos proyectos:

  1. Espeleored. Desarrollo de una red inalámbrica que permita la comunicación de datos entre diferentes nodos sin infraestructura para actividades subterráneas, entre las que se encuentran: exploración, rescate, telemedida y telecontrol. El objetivo es poder disponer de forma inmediata de un sistema de comunicaciones que se despliegue al desplegarse los elementos que quieren comunicar, por ejemplo los diferentes grupos que conforman el operativo de un rescate.

  2. EXPRES. Se trata de una colaboración con el Grupo de Robótica, Percepción y Tiempo Real de la Universidad de Zaragoza. En este proyecto se plantean dos objetivos principales: (1) Robots de intervención en entornos confinados o peligrosos para el hombre como túneles carreteros tras un accidente; (2) Sistema ARVA (Appareil de Recherche de Victimes d’Avalanches) para equipos de rescate para localización rápida y precisa de víctimas de avalanchas de nieve. Para el primer objetivo, el GTE aportará su experiencia en comunicaciones subterráneas para el desarrollo de un sistema de comunicaciones con el robot. Un ARVA es una baliza electromagnética similar a las utilizadas en radiolocalización subterránea. El GTE pretende extender las técnicas de radiolocalización e investigar en el desarrollo de otras nuevas para mejorar la rapidez y precisión en la localización de accidentados por avalanchas.

Equipo investigador

1. José Luis Villarroel Dr. Ing. Industrial jlvilla@unizar.es

2. Victor Viñals Dr. Informática victor@unizar.es

3. Francisco Lera Dr. Ing. Telecom. lera@unizar.es

4. Arturo Mediano Dr. Ing Industrial amediano@unizar.es

5. José Antonio Cuchí Dr. Química cuchi@unizar.es

6. Pilar Molina Ing. Telecom. pimolina@unizar.es

7. Natalia Ayuso Ing. Telecom. nayuso@unizar.es

8. Jesús Alastruey Ing. Telecom. jalastru@unizar.es

Algunas publicaciones del GTE

J.L. Villarroel, V. Viñals, J.A. Cuchí, E. Anía: “Emisión de baja frecuencia para actividades subterráneas”. SUBTERRÁNEA, nº 12, Octubre 1999. Pp. 53-57

J. L. Villarroel y J A. Cuchí: “Análisis de respuesta de Fuenmayor (San Julián de Banzo, Huesca). Primeros resultados”. GEOGACETA. N 31. 2002.

N. Ayuso, J.A. Cuchí y J.L. Villarroel: “Prueba de Radiolocalización y Radioenlace entre Candanchú y el Túnel Ferroviario Internacional de Canfránc”. GEOGACETA. N 31. 2002.

I. Alastruey, J. Alastruey, N. Ayuso, J.A. Cuchí, F. Lera, A. Mediano, P. Molina, J. L. Villarroel, V. Viñals: “Inducción magnética y técnicas asociadas en el estudio del karst”. Carrasco, F., Durán, J.J. y Andreo, B. (Eds.) Karst and Environment.2002. Pp. 505-510


Ficheros adjuntos


   01_Lastrilla_Emisor a.jpg
   04_Receptor_Cordal a.jpg
   05_Tob_Cima a.jpg
   11_Torno a.jpg