El impacto de la biofoulización marina en el equipo hidrográfico y los procedimientos de calibración

Comprensión de la biofoulización marina

Biofouling marino se refiere a la acumulación no deseada de microorganismos, plantas, algas y animales en superficies sumergidas. Este proceso natural comienza casi inmediatamente cuando una superficie limpia se coloca en agua marina. En pocos minutos, una película de condicionamiento de las formas de moléculas orgánicas, seguido de la fijación de bacterias y diatomías.

Cómo afecta la bioincrustación al equipo hidrográfico

El equipo hidrográfico desplegado para la investigación oceanográfica, la seguridad de la navegación y la cartografía de los fondos marinos es particularmente vulnerable a la bioincrustación, los efectos son polifacéticos y pueden degradar significativamente la calidad de los datos, aumentar los costos operacionales y reducir la vida útil de los instrumentos.

Degradación y cierre del sensor

Muchos sensores hidrográficos dependen de principios ópticos, acústicos o químicos. Las capas de bioesfera bloquean físicamente las ventanas ópticas, reduciendo la transmisión de luz en sensores de turbidoperación, fluorómetros de clorofila y optodos de oxígeno disueltos. Transductores acústicos (por ejemplo, para sonadores multibeam y sonares de color) pueden incrustarse con cenices, alterando la impance

Aumento de las cuestiones de arrastre y manipulación

Biofouling añade un peso y una rugosidad superficial sustancial a instrumentos, amarres y perfiles. Esto aumenta la resistencia hidrodinámica, que requiere paquetes de flotabilidad más grandes o más potentes winches. Para vehículos autónomos subacuáticos (AUVs) y gliders, el arrastre puede reducir la velocidad, la resistencia y la eficiencia de la misión. Además, el equipo de carga es más difícil de manejar durante el despliegue y la recuperación, aumentando los riesgos de seguridad y el peso y el daño potencial.

Interferencia de señalización y corrupción de datos

La bioincrustación puede interferir con señales acústicas y electromagnéticas. Los biofilmos gruesos atenuan las ondas de sonido, reduciendo la gama efectiva de sonares y módems acústicos. Para instrumentos que utilizan comunicación óptica subacuática (por ejemplo, Li-Fi), la eliminación limita severamente las tasas de datos.

Consecuencias para los procedimientos de calibración

La calibración es el proceso de establecer una relación entre la salida del sensor y los estándares conocidos. La biofoulización socava esta relación introduciendo variables dependientes del tiempo, incontroladas. La calibración adecuada requiere que los sensores mantengan características estables durante todo el despliegue, pero la manipulación causa un cambio continuo.

Respuesta al sensor alterado y derivación

Un sensor limpio tiene una función de respuesta específica. Como se acumula la biofoulización, crea efectivamente una membrana o recubrimiento que modifique la sensibilidad, compensación y constante del sensor. Por ejemplo, un optodo de oxígeno con un folio de detección biofilm cubierto tendrá un tiempo de respuesta más lento y una lectura más baja (debido a la respiración dentro del biofilm) en comparación con un sensor limpio.

Mayor frecuencia de la recalibración y mantenimiento

Para mantener la calidad de los datos, los instrumentos a menudo requieren limpieza o recuperación de medio despliegue para la recalibración. Para plataformas fijas o amarres a largo plazo, esto es costoso y logísticomente difícil. Puede requerir tiempo dedicado de navegación o operaciones de buceo. En el caso de los instrumentos autónomos (por ejemplo, flotadores Argo), la bioestimulación es una razón principal para la terminación temprana de la misión.

Inconsistencias de datos y garantía de calidad

La deriva de calibración inducida por biosuling conduce a datos inconsistentes a través del tiempo y entre instrumentos. Para encuestas hidrográficas que cubren grandes áreas espaciales, diferentes instrumentos pueden tener diferentes historias de fouling, introduciendo compensaciones sistemáticas. Los protocolos de garantía de calidad deben tener en cuenta los efectos de biosulización, a menudo requiriendo modelos de corrección post-despleto basado en comparación con instrumentos de referencias limpios.

Mitigation and Prevention Strategies

Se emplean diversas estrategias para reducir la biofoulización del equipo hidrográfico, la elección depende del tipo de instrumento, la duración del despliegue, las condiciones ambientales y las limitaciones de costos, y un plan eficaz de mitigación combina varios enfoques.

Anti-Fouling Coatings

Estos son el método pasivo más común. Las pinturas tradicionales basadas en cobre liberan iones biocidas que disuaden el asentamiento, pero son menos eficaces en superficies no metálicas y pueden causar corrosión galvanizada cuando se aplican a instrumentos de aluminio o titanio. Los revestimientos de liberación de silicona más nuevos crean una superficie de baja adherencia que evita el apego experimental; la manipulación de foto-12 se elimina fácilmente por flujo óptico de agua

Limpieza y limpieza mecánica

Muchos instrumentos incorporan limpiaparabrisas o cepillos integrados que limpian periódicamente superficies de sensores. Por ejemplo, los sensores de turbididad Seapoint y los CTD RBR tienen mecanismos opcionales de limpiaparabrisas. Estos sistemas requieren de energía adicional y partes móviles que pueden fallar, pero amplían significativamente la duración de implementación. Para equipos más grandes, buzos o ROVs pueden realizar limpieza manual utilizando cepillos suaves y detergentes suaves.

Mejoras de diseño y selección de materiales

La fijación de los sensores detrás de las placas montadas en la espuma o el uso de jaulas protectoras con grandes aberturas puede ayudar. El uso de materiales resistentes a la biofoulización como aleaciones de cobre (por ejemplo, C70600 Cupronickel), titanio y ciertos silicones es común. Para las células de conductividad, el uso de la biofixia promisoria de la polinefrina

Sistemas de gestión de biofouling activos

Las tecnologías emergentes incluyen antiincrustaciones ultrasónicas (utilizando vibraciones de alta frecuencia para inhibir el asentamiento), irradiación de luz UV en las ventanas de sensores y cloración electrolítica (produciendo una baja concentración de cloro cerca de la superficie). Estos sistemas son más complejos y costosos pero pueden proporcionar protección continua sin el magro químico. Por ejemplo, el

Más allá de los desafíos técnicos, la biofoulización tiene implicaciones económicas significativas. Para un buque típico de la encuesta hidrográfica, la bioincrustación en sonares montados en casco puede aumentar el consumo de combustible en 5-10% además de perder tiempo de la encuesta para la limpieza. En programas de monitoreo a largo plazo (por ejemplo, ] Red de compromiso marítimo (C-MAN) se calcula que los costos de la biocompresión a nivel mundial.