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Manual de instrucciones SSB-2010/SSB-1001B
SECCIÓN 7ª
FUNDAMENTOS DEL SONIDO EN AGUA
7.1 El sonido en el agua
EL SONIDO se produce por el movimiento vibratorio de las moléculas de
una sustancia elástica. La energía mecánica de propagación del sonido se
absorbe en el medio por el cual se propaga, y que puede ser gaseoso, líquido
o sólido, produciéndose una variación en la intensidad del sonido, que es mayor
o menor según el medio en el que se absorbe. Esta absorción se debe a la fric-
ción de las ondas con el medio, y a su transformación en calor.
En el agua, los sonidos se propagan con mayor rapidez y menor pérdida
de energía que en el aire; las ondas sonoras y ultrasonoras se transmiten en el
mar a una velocidad entre 1.400 y 1.600 metros por segundo, mientras que en
la atmósfera la velocidad de propagación es de 340 metros por segundo. Esto
se debe a que el agua del mar no se encuentra comprimida, es decir, no se
puede reducir a un menor volumen, por lo que la absorción de las ondas sono-
ras es mínima, contrariamente a lo que sucede en la atmósfera, en donde los
sonidos se absorben a distancias muy cortas.
Por las características del agua del mar la velocidad de propagación del
sonido cambia de acuerdo con las variaciones de temperatura, salinidad y pre-
sión. Cuanto más altas sean estas características del agua, tanto mayor será su
velocidad. Por ejemplo, en agua dulce, a una temperatura de 30ºC, es de
1.509,6 metros por segundo, mientras que en el agua del mar, con la misma
temperatura, pero con una concentración de sales de 35%, será de 1.546,2
metros por segundo.
Los oceanógrafos han estimado que cuando la temperatura aumenta en
un grado centígrado, la velocidad del sonido lo hace en 2,5 metros por segun-
do; si la salinidad se incrementa en 1%, la velocidad presentará 1,4 metros por
segundo de más; y si la presión sube 10 atmósferas, al bajar 100 metros de
profundidad, el sonido registra 1,8 metros por segundo de ascenso.
El efecto de la temperatura es considerablemente mayor que el de la salinidad
y la presión en las aguas superficiales, debido a que en ellas alcanza sus máxi-
mos valores y presenta rápidas variaciones; pero conforme aumenta la profun-
didad, la acción de este factor pierde importancia.
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Se debe tomar en cuenta que la presión es una función de la profundi-
dad y, por lo tanto, en aguas bien mezcladas, la velocidad del sonido aumen-
tará con la profundidad.
En los primeros 50 metros de profundidad se encuentra que la acción de
la presión sobre la velocidad del sonido es mínima, y como la temperatura suele
mantenerse constante, el incremento de la velocidad del sonido es poco, a
menos que se presente un cambio de la temperatura, lo que ocasionará una
variación proporcional en la velocidad.
Por debajo de los 50 metros y hasta los 300 metros, la disminución de la
velocidad es rápida por serlo también la de la temperatura; pero a partir de esta
profundidad la acción de la temperatura es contrarrestada por el aumento de
la presión y de la salinidad, y esto se traduce en un crecimiento de la veloci-
dad, el cual se acentúa conforme se acerca al fondo, por ser dominante en este
estrato el efecto de la presión.
En lugares con fondos poco profundos es posible medir con exactitud
estos factores desde la superficie hasta el fondo y conocer con precisión la dis-
tancia que recorre el sonido; pero en las grandes profundidades surgen erro-
res en la apreciación de esta distancia. A poca profundidad, el error puede lle-
gar a ser del orden de 10 a 20 centímetros, mientras que en los fondos supe-
riores a los 5 000 metros, éste alcanza de 30 a 40 metros, siempre y cuando
se haya registrado cuidadosamente la velocidad del sonido a través de las suce-
sivas capas de agua.
Al atravesar los estratos del mar, el sonido experimenta fenómenos de
reflexión y de refracción como los que fueron descritos para la luz.
La superficie y el fondo del mar, así como cualquier objeto sumergido de
tamaño considerable provocan la reflexión del sonido, mientras que los estra-
tos que forman el agua del mar son los responsables de que cambie la veloci-
dad del sonido, provocando que la dirección de las ondas se desvíe dando lugar
a la refracción.
En las zonas donde la temperatura se mantiene constante con la profun-
didad, las ondas sonoras no sufren refracción; cuando decrece, se refractan
hacia el fondo; y donde la temperatura aumenta lo hacen hacia la superficie.
Cuando hay refracción hacia abajo, el sonido que llegue eventualmente al
fondo del mar sufrirá en él absorción, pero se reflejará como un "eco del fondo"
hacia la superficie para refractarse nuevamente.
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