estudio de impacto ambiental y social previo a la ...€¦ · este modelo es utilizado para...

PAN AMERICAN ENERGY LLC EIA SISMICA OFFSHORE EN GOLFO SAN JORGE

INFORME FINAL

EZCURRA & SCHMIDT S.A. Blanco Encalada 1721,10E, Buenos Aires, Argentina Ph/Fax (54-11) 4786-0851 Web: www.essa.com.ar

973

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL y

SOCIAL PREVIO A LA PROSPECCIÓN

SISMICA COSTA AFUERA

Bloque Centro Golfo San Jorge Marina

Pan American Energy

CAPÍTULO VII - Modelación Acústica

Preparado para

PAN AMERICAN ENERGY LLC

Por

EZCURRA & SCHMIDT S.A.

Marzo 2012


INFORME FINAL


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7. PROPAGACIÓN DEL SONIDO

7.1. Introducción

En el presente capítulo se detallan los métodos y resultados del análisis de propagación acústica asociada a las tareas de prospección sísmica en el Bloque Centro Golfo San Jorge Marina, Flancos Este y Sur.

La registración se llevará a cabo mediante la utilización de un buque sísmico cuya fuente de energía de presión sonora se basa en el uso de aire comprimido.

Las ondas de presión sonora recorren el subsuelo, reflejándose y refractándose en las diferentes capas geológicas. Estas señales, al regresar a superficie son captadas por sensores denominados hidrófonos y registradas por un equipo denominado sismógrafo, para su posterior procesamiento y análisis. El presente estudio consiste en la modelación acústica de la propagación sonora de la fuente de registración en el ambiente marino.

En vista del rango de diferentes profundidades en el área del proyecto, la transmisión del sonido dependerá de la posición de la fuente, y particularmente de la interacción del campo sonoro con el fondo oceánico.

El estudio se basa en la aplicación de técnicas de modelación acústica, que utilizan datos característicos del medio ambiente marino (salinidad, temperatura, batimetría y sedimentos del fondo marino), para establecer las pérdidas por transmisión (TL: transmission Loss en inglés) del medio.

Los procesos físicos que ocurren cuando el sonido se propaga en algún medio, agua de mar o los sedimentos del fondo marino por ejemplo, están parametrizados por una importante cantidad de valores que se encuentran asociados a características geoacústicas del propio medio. Algunos de estos parámetros han sido menos estudiados que otros, pero todos en general pueden encontrarse en la literatura (antecedentes científicos y técnicos, nacionales e internacionales). A fin de confirmar la validez de los resultados de la modelación, se han realizado ensayos de sensibilidad del modelo frente a cambios en la frecuencia, el tipo de sedimentos del fondo marino y la época del año.

En la actualidad es posible simular con confianza la transmisión del sonido en el mar debido a que se cuenta con:

Experiencias internacionales sobre propagación del sonido en el mar (originadas en necesidades militares, científicas y medioambientales)

Disponibilidad de programas modernos (códigos) y computadoras veloces

Cierta masa crítica de información del medio ambiente marino.


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El modelo numérico seleccionado para éste estudio es el BELLHOP RAY/BEAM MODEL que calcula el campo acústico por medio del seguimiento de haces acústicos en lugar de rayos (Porter y otros, 1987). Este modelo es utilizado para aplicaciones de ingeniería, con un creciente número de aplicaciones en medio ambiente.

La propagación del sonido emitido por la fuente de registración sísmica depende de las características locales del medio como la distribución de la salinidad y temperatura del agua de mar, la batimetría y la naturaleza de los sedimentos marinos. Todos estos factores afectan la velocidad de propagación del sonido, producen pérdidas de energía de las ondas acústicas y desvían la dirección de los haces acústicos, produciendo patrones sonoros complejos, de difícil predicción sin la ayuda de modelos numéricos.

Para la evaluación de los impactos del proyecto en el factor ambiental “biota marina” se utilizan los resultados del modelo en términos del nivel de presión sonora y no en términos de la distancia entre el buque sísmico y los organismos.

Para la protección de los organismos, especialmente los mamíferos marinos, se utilizan criterios de protección prácticos para ejecutar durante las operaciones. Éstos se basan en el aumento gradual de la potencia del arreglo (arranque suave) y en el aseguramiento de distancias mínimas entre los mamíferos marinos y el buque sísmico durante las operaciones, por parte de los Observadores de Mamíferos Marinos a bordo del buque.

La exactitud del campo sonoro predicho por un modelo acústico es limitada por la calidad de los datos ambientales disponibles. Hay tres clases básicas de datos ambientales requeridos por un modelo de propagación acústica, que afectan la propagación del sonido en el océano:

Batimetría

Perfiles de velocidad del sonido

Propiedades geo-acústicas de los sedimentos del fondo marino

La información batimétrica es especialmente importante en aguas poco profundas, donde la propagación del sonido es muy influenciada por la interacción del sonido con el fondo del mar.

Variaciones en la profundidad y la pendiente causan cambios en la propagación de energía pues será afectada por la dispersión y absorción en el fondo del mar.

La capacidad de un modelo de la propagación de reproducir exactamente las características del campo de los sonidos en aguas poco profundas depende de la resolución de los datos batimétricos disponibles, que pueden obtenerse de bases de datos digitales y cartas hidrográficas.

El perfil de la velocidad del sonido (versus profundidad) puede influenciar significativamente a la propagación acústica a grandes distancias, refractando y atrapando energía sonora en la columna del agua.

La velocidad del sonido en agua de mar es una función de la temperatura, de la salinidad y de la profundidad. Sin embargo, la temperatura y la salinidad no son


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976

estacionarias, y los cambios ocurren en escalas de tiempo diurnas y estacionales debido a los procesos oceanográficos de mezcla y transporte de masas de agua.

Estos cambios en temperatura y salinidad afectan el perfil de la velocidad del sonido. Estos perfiles representativos de una región en particular pueden ser determinados por medio de perfiles históricos de temperatura y de la salinidad.

La variabilidad en la pérdida de energía por transmisión debido a los cambios en el perfil de la velocidad del sonido, puede ser acotada calculando la pérdida de transmisión para formas extremas de perfiles de velocidad del sonido.

Las características geo-acústicas de los materiales del fondo oceánico, que incluyen la velocidad de compresión (compression), la velocidad corte (shear), la densidad y la atenuación, gobiernan el grado con que el sonido se refleja y se absorbe en el fondo del mar. Frecuentemente, estos datos ambientales son los más difíciles de obtener.

7.2. Alcance

Este estudio trata los aspectos físicos de la transmisión sonora desde la fuente hacia el espacio oceánico a partir de las especificaciones técnicas del arreglo sísmico y de las características del medio. El alcance de este estudio abarca la modelación de la transmisión sonora en las zonas de exploración Flancos Este y Sur en Golfo San Jorge, donde están previstas las actividades del proyecto y su área de influencia.

7.3. Objetivos

Simular numéricamente de la transmisión sonora en las zonas de exploración Flancos Este y Sur en Golfo San Jorge, donde están previstas las actividades del proyecto y su área de influencia,

Pronosticar niveles de ruidos, para distintos puntos del espacio marino estudiado, ,

Determinar la sensibilidad de los resultados a incertidumbres en los parámetros de entrada al modelo, y

7.4. Fuente de energía

La fuente de energía estará a una profundidad de 8 m y la ¨firma¨ del arreglo en términos de la variación de la presión característica del pulso sísmico indica que el valor pico a pico (p-p) alcanza 157.4 bar-m.


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Se llama arreglo (en general) a una configuración geométrica de transductores (fuentes o receptores) usados para generar o para registrar un campo físico, tal como un campo acústico o electromagnético o el campo de la gravedad de la tierra. Un arreglo geométrico de fuentes sísmicas (grupo de fuentes, cada una activada en una cierta secuencia fija a tiempo) o de los receptores (un grupo de hidrófonos).

El espectro de la señal acústica del arreglo indica la distribución de energía según las distintas frecuencias. Los niveles más grandes de energía se encuentran entre 10 y 120 Hz, aproximadamente, como la mayoría de los arreglos para prospección sísmica.

7.5. Generalidades sobre el Modelo

El modelo numérico seleccionado es el BELLHOP RAY/BEAM MODEL (Porter y otros, 1987). Este modelo difiere de los modelos convencionales de rayos pues utiliza – en lugar de rayos – un haz acústico con una distribución gaussiana de su energía. Por lo tanto, calcula el campo acústico por medio del seguimiento de haces acústicos en lugar de rayos.

El modelo calcula las pérdidas por transmisión (TL) en dB, en función de la distancia a la fuente. Las pérdidas por transmisión son aquellas caídas de intensidad sonora, que dependen de los siguientes factores:

Aumento de la superficie (esférica en aguas profundas o cilíndrica en aguas poco profundas) por la que pasa la energía acústica a medida que las ondas sonoras se alejan de la fuente, también llamado “spreading” esférico o cilíndrico

Absorción del medio (biótico y abiótico) de la energía acústica

Dispersión o “scattering,” de la energía acústica por efecto de partículas en suspensión

Reflexión en fondo y superficie El nivel sonoro que recibe el receptor es igual al nivel emitido por la fuente menos todas las pérdidas debidas al medio y naturaleza del sonido.

Los parámetros que ingresan al modelo se relacionan principalmente con las propiedades acústicas del medio en el cual el sonido se propaga, tanto en agua como en los sedimentos del fondo marino.

En general, algunos parámetros influyen más que otros en la propagación del sonido. Por ejemplo, las características de la fuente y la batimetría son importantes aunque no dependen del momento que se investigue el campo acústico.

La velocidad del sonido en el agua tiene importancia no sólo en su magnitud sino en su distribución en la columna de agua. Dado que, velocidad del sonido en el agua, es función de la temperatura y salinidad de la región analizada, para que los resultados sean representativos conviene que los datos utilizados posean densidad espacial y temporal.

La velocidad del sonido (compresional y de corte) en los sedimentos depende de las características de los sedimentos y no de la época del año. La atenuación del sonido en


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978

agua es menos importante que la atenuación en sedimentos, pues la onda sonora pierde mayor energía al penetrarlos (Clay y Medwin, 1977). El conocimiento de estas propiedades para la región de interés mejora el valor de los resultados.

A continuación, se presentan los valores de los parámetros de ingreso al modelo de propagación acústica.

Batimetría

La información batimétrica fue obtenida en base a los datos de las cartas del SHN de que cubren la zona de interés del proyecto. Las cartas utilizadas fueron la 59 y 37.

En la batimetría usada en la modelación, se ha considerado los siguientes aspectos:

La dirección hacia donde existe el mayor decrecimiento de la profundidad, es decir perpendicular a las isobatas, hacia profundidades menores que las del punto fuente sonora.

La dirección hacia donde existe el mayor crecimiento de la profundidad. Es decir perpendicular a las isobatas, hacia profundidades mayores que las del punto fuente sonora.

La dirección paralela a las isobatas (líneas de igual profundidad), es decir que la batimetría se considera plana.


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979

Figura 7.5.1 Batimetría del Golfo San Jorge y Áreas de Exploración Flancos Este y Sur

Posición de la Fuente

Corresponde a la distancia de la fuente hasta la superficie del mar. La descripción del proyecto indica que esa profundidad es igual a 8 m y constituye una magnitud usual en las exploraciones sísmicas.


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980

El lugar y Puntos de Modelación

Los espacios previstos para el desarrollo de las operaciones sísmicas corresponden al Área de Exploración Golfo San Jorge Flancos Este y Sur. En estas regiones se han seleccionado 7 puntos, en donde se realizaron las simulaciones de la emisión de pulsos sísmicos que sonorizarán la zona. La Figura 7.5.2 muestra la posición de los 7 puntos seleccionados.

Se han seleccionados direcciones que representan cortes en la vertical en las que se han simulados el uso de los cañones de aire. La selección de las diferentes direcciones tiene que ver con zonas de mayor crecimiento y decrecimiento de la profundidad. La Figura 7.5.3 muestra los puntos de modelación, la batimetría y las direcciones de propagación seleccionadas para cada punto.


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981

Figura 7.5.2 Áreas de Exploración Golfo San Jorge Flancos Este y Sur con los Puntos de Modelación Sísmica


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982

Figura 7.5.3 Áreas con los Puntos de Modelación Sísmica seleccionados y las direcciones de propagación de la simulación

La Tabla 7.5.1 presenta la posición de los puntos seleccionados y la profundidad asociada.


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Tabla 7.5.1 Posición de los puntos seleccionados y su profundidad asociada. El NMM (Nivel Medio del Mar) pasa a 3.14 m por sobre el cero de la carta.

Punto

Posición en Coordenadas Geográficas

Posición en Coordenadas GK (faja 3) Pogar 94 Profundidad

al NMM (m) Latitud Longitud X Y

E1 -46.0778106 -66.68924582 3446684 4897000 98 E2 -46.0787341 -66.51375719 3460259 4897000 101 S1 -46.4624729 -67.21226796 3406880 4853759 82 S2 -46.5874931 -67.09824402 3415832 4839990 76 S3 -46.471325 -66.96678641 3425748 4853035 88 S4 -46.3380889 -66.82366752 3436586 4867970 96 S5 -46.4831957 -66.72756852 3444133 4851912 91

Directividad de la Fuente

El modelo requiere el ángulo de salida (de la fuente) del primer haz acústico. Claramente, esta magnitud tiene que ver con la distribución de la energía prevista para el arreglo por los diseñadores del mismo, que buscan que la mayor parte de la energía acústica sea dirigida hacia el fondo del mar. Sin embargo, parte de esa energía se transmite horizontalmente y resulta precisamente este fenómeno de mayor interés cuando de impactos sobre la biota se trata.

Se ha elegido que el primer haz salga horizontalmente (esto es el ángulo de salida es 0o) desde la posición del arreglo, a 8 m de profundidad. Cualquier otro ángulo de salida del primer haz generará pérdidas mayores con la distancia.

La direccionalidad de la fuente en producto del interés de la ingeniería en disponer de la máxima energía en dirección vertical. La diferencia entre la energía radiada en dirección vertical y aquella radiada en dirección horizontal es de unos 20 dB (U.S. Department of the Interior, 2004; Caldwell y otros, 2000).

Nivel sonoro de la Fuente (SL)

El nivel de la presión sonora de la fuente depende de las características del arreglo de cañones. En este caso el nivel de presión sonora de la fuente (SL), correspondiente a 235.5 bar m (p-p) o pico a pico, a 23.6 MPa (p-p) es 267 dB re 1µPa 1m (p-p), calculado de la siguiente manera:

푆퐿(푑퐵) = 20퐿표푔23.6푀푃푎1μ푃푎 = 267푑퐵


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984

En base a (Greene, 1998; McCauley y otros, 1998, 2000) el nivel de presión sonora anterior equivale a 261 dB re 1Pa@1m (0-p) o cero a pico o 251 dB re 1Pa@1m (rms) o root mean square.

Época prevista para el Relevamiento Sísmico (Sensibilidad para las Condiciones Oceanográficas en función de la Estación del Año) Se analizaron datos de temperatura y salinidad de las estaciones en el lugar de World Ocean Database http://www.nodc.noaa.gov/OC5/SELECT/dbsearch/dbsearch.html, de la NOAA. Esta base de datos contempla todas las estaciones argentinas de CEADO (Centro Argentino de Datos Oceanográficos), más estaciones internacionales. Los datos fueron procesados, generando perfiles medios discriminados por profundidades y por estaciones del año.

La información cruda fue presentada en forma de perfiles, esto es S y T versus profundidad, en el Capítulo 4.

Una vez determinados estos perfiles de T y S, se calcularon los valores de y C por medio de los programas desarrollados en el software MATLAB, sw_dens(S,T,P) y sw_svel(S,T,P), disponibles en librerías específicas del software. Los perfiles de estas cuatro variables promediados por estaciones para el punto E1 y su entorno, se presentan en las Figuras 7.5.4 a Figura 4.7.7.

Figura 7.5.4 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del

sonido para el punto E1. Promedios para verano.

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510

Velocidad del Sonido (m/s)

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)


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Figura 7.5.5 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto E1. Promedios para otoño.

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

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60

40

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0

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(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


100

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0

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undi

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(m)


sonido para el punto E1. Promedios para invierno.

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

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0

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1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


100

80

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20

0

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Figura 7.5.7 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto E1. Promedios para primavera.

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

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0

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1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


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0

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(m)

Para estudiar las variaciones producidas en la propagación del sonido en el mar para diferentes condiciones oceanográficas en función de la estación del año se realizaron corridas del modelo en el punto E1. Las características de las corridas se presentan en la Tabla 7.5.2.

Tabla 7.5.2 Características geoacústicas del punto E1 para el estudio de la sensibilidad de a las estaciones del año.

Características geo-acústicas E1

Sedimentos Limos y arcillas Profundidad (m) 98 Densidad, (g/cm3) 1.4 Velocidad compresional, Cp (m/s) 1535 Coeficiente de atenuación compresional, Ap (dB/) 0.2 Velocidad de corte, Cs (m/s) 364 Coeficiente de atenuación transversal o corte, As (dB/) 1.5 La fuente fue ubicada según lo indicado en la Descripción del Proyecto a 8 m de profundidad.

Batimetría plana

Condiciones de salinidad y temperatura promedio para cada una de cuatro estaciones del año


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987

Los resultados de las corridas para las condiciones promedio de verano, otoño, invierno y primavera se presentan en las Figuras 7.5.8 a 7.5.12.

Figura 7.5.8 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Verano. Profundidad

del lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.

Figura 7.5.9 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Otoño. Profundidad del

lugar = 98 m. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.


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Figura 7.5.10 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Invierno. Profundidad


Figura 7.5.11 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad, para condiciones oceanográficas promedio de Primavera. Profundidad



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Figura 7.5.12 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Resultados para condiciones de Temperatura (T), Salinidad (S), Densidad del Agua de Mar () y Velocidad del Sonido (c).

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

070

0.09

0

0.20

0

0.40

0

0.60

00.

800

1.00

0

3.00

0

5.00

07.

000

Distancia a la Fuente (km)

0

20

40

60

80

100

TL (d

B)

Punto E1 (Profundidad = 98 m)Condiciones de T, S, y c

Verano Otoño Invierno Primavera Promedio

Figura 7.5.13 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Diferencias entre los resultados

para el valor medio y las cuatro estaciones del año.

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

0

0.07

00.

090

0.20

0

0.40

0

0.60

00.

800

1.00

0

3.00

0

5.00

0

7.00

0


-15

-10

-5

0

5

10

15

Dife

renc

ias d

e TL

(dB)

Punto E1 (Profundidad = 98 m)Diferencias a las Condiciones Medias Condiciones de T, S, y c

Verano Otoño Invierno Primavera

Variaciones en las pérdidas por transmisión con alguna significancia (del orden de 5 dB), producto de diferentes condiciones oceanográficas asociadas a las estaciones del año, se observan a distancias de la fuente mayores a los 2 km. Dado que las distancias a las que se encuentran los niveles de presión sonora de interés para este proyecto son mucho menores a 2 km, los resultados de la modelación se presentan para condiciones de T, S, y c promedio para todo el año.


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Temperatura (T), Salinidad (S), Densidad () y Velocidad del Sonido (c) Promedio para Todo el Año Al igual para el análisis de los perfiles utilizados en el estudio de la variabilidad asociada a las estaciones del año, se analizaron datos de temperatura y salinidad de las estaciones en el lugar de World Ocean Database para calcular los promedios anuales. Los datos fueron procesados, generando perfiles medios para todo el año, discriminados por profundidades.

Una vez determinados estos perfiles de T y S, se calcularon los valores de y c por medio de los programas desarrollados en el software MATLAB, sw_dens(S,T,P) y sw_svel(S,T,P), disponibles en librerías específicas del software. Los resultados se presentan a continuación.

Figura 7.5.14 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto E1

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

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0

Prof

undi

dad

(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


100

80

60

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20

0Pr

ofun

dida

d (m

)


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Figura 7.5.15 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto E2

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

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0

Prof

undi

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(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


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60

40

20

0

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undi

dad

(m)


sonido para el punto S1

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

20

0

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1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


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(m)


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Figura 7.5.17 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto S2

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

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0

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undi

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1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


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80

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0

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undi

dad

(m)



5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

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(m)

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Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


100

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0

Prof

undi

dad

(m)


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Figura 7.5.19 Perfiles de temperatura, salinidad, densidad del agua y velocidad del sonido para el punto S4

5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

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(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


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0

Prof

undi

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(m)



5 10 15 20

Temperatura (ºC)

32.5 33.0 33.5 34.0

Salinidad (UPS)

80

60

40

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0

Prof

undi

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(m)

1024 1025 1026 1027 1028

Densidad (kg/m3)

1470 1480 1490 1500 1510


100

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0

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994

Coeficiente de Atenuación en Agua

La atenuación en agua es pobre y no influye en los resultados de la modelación acústica para la región, especialmente a las distancias que se investigan, de pocos kilómetros. El valor del coeficiente de atenuación sonora en agua (Aa) fue seleccionado igual a 0.01 dB/, donde es la longitud de onda acústica (=C/f, llamando C a la velocidad de propagación y f a la frecuencia).

Sedimentos Marinos

En el presente estudio se tomaron como fuentes de información sobre la composición de los sedimentos marinos las listadas a continuación:

Carta Náutica 59, Servicio de Hidrografía Naval

Mediciones de las campañas marinas de muestreo realizadas por buques de investigación del INIDEP (Instituto de Investigación y Desarrollo Pesquero) presentadas en (Fernández y otros, 2003 y Fernández y otros, 2005)

Atlas de Sensibilidad del Mar Argentino (Boltovskoy y otros, 2008)

La Figura 7.5.21 presenta la composición de los sedimentos marinos en el Golfo San Jorge. En la figura puede verse la información incluida en la Carta Náutica 59 del SHN y la granulometría del INIDEP (Fernández y otros, 2003). Este último analiza los porcentajes en peso de los componentes grava, arena, limo y arcilla de los sedimentos superficiales del golfo.

Tabla 7.5.2 Características de los sedimentos del fondo marino producto de la información disponible, porcentajes en base a (Fernández y otros, 2003)

Estación Arenas Limos Arcillas

508 3 67 30 511 76 18 7 512 1 59 40 513 1 72 28 514 2 73 26 515 4 69 27

Considerando la información desarrollada por el INIDEP (Fernández y otros, 2003), se identifican tres sectores bien definidos según los sedimentos del Golfo San Jorge (ver Figuras 7.5.22 y 7.5.23):

Sector 1 (S1), que comprende las zonas costeras que incluyen al Cabo Dos Bahías y al Cabo Tres Puntas, caracterizado por el predominio de la fracción granulométrica gruesa (gravas y arenas) y por el elevado contenido de carbonatos.

Sector 2 (S2), en la zona central y profunda del Golfo San Jorge, caracterizado por la presencia de limos y arcillas.


INFORME FINAL


995

Sector 3 (S3), que comprende la zona costera y la zona SE entre Cabo Tres Puntas y el interior del golfo, considerado un sector de transición entre el sector 1 y 2, en el que dominan las arenas finas.

Figura 7.5.21 Sedimentos superficiales del Golfo San Jorge incluidos en la Carta Náutica 59 del SHN y porcentaje en peso de los componentes grava, arena limo y

arcilla de los sedimentos superficiales (Fernández y otros, 2003).


INFORME FINAL


996

Figura 7.5.22 Sectores determinados para las zonas del proyecto símico en Golfo San Jorge de acuerdo a análisis multivariables (Fernández y otros 2003).

El componente principal característico en la zona localizada al N del Cabo Tres Puntas es el limo, con valores que oscilan entre 48 % y 76 %, siendo la arena el segundo componente en importancia, con valores entre 18 % y 46 % (Fernández y otros, 2003). La zona central del golfo se caracteriza por un contenido de limo que oscila entre 61 % y 93 %, mientras que la arcilla representa el segundo componente en importancia, con valores entre 7 % y 39 % (Fernández y otros, 2003).


INFORME FINAL


997

Las zonas costeras de Comodoro Rivadavia y Cabo Aristizábal, presentan características particulares. La primera de ellas, reúne porcentajes semejantes de arena y limo. La segunda se clasifica como eminentemente limosa (Fernández y otros, 2003).

La Figura 7.5.13 presenta los sedimentos superficiales presentados en el Atlas de Sensibilidad Ambiental de la Costa y el Mar de la Argentina (Parker y otros, 1997). La definición espacial del atlas muestra que en las zonas de interés predominan los fangos. La Tabla 7.5.3 presenta las características los sedimentos del fondo marino en los puntos seleccionados como fuente, producto de los estudios analizados ya mencionados.

Tabla 7.5.3 Sedimentos superficiales considerados para los puntos de la modelación acústica.

Punto Sedimentos del Fondo Marino

E1 Limos y arcillas

E2 Limos y arcillas

S1 Limos y arcillas

S2 Arenas finas

S3 Limos y arcillas

S4 Limos y arcillas

S5 Limos y arcillas


INFORME FINAL


998

Figura 7.5.23 Sedimentos superficiales, Flanco Este, Flanco Sur y los puntos seleccionados para la modelación acústica, (Parker y otros, 1997).

Coeficiente de Atenuación en los Sedimentos

Los sedimentos marinos son materiales granulares (como arenas y arcillas) que constituyen un medio para la propagación de ondas acústicas de compresión (compressional wave, longitudinal) y ondas de corte (shear wave, transversal), con propiedades para atenuar el sonido. El modelo de propagación utilizado en este informe requiere de esta información básica para su adecuado funcionamiento, por lo que se ha realizado una investigación de la información disponible en la literatura internacional especializada, sobre los coeficientes que caracterizan los fenómenos mencionados.


INFORME FINAL


999

El coeficiente de atenuación en sedimentos, se relaciona con las propiedades acústicas del medio y la naturaleza de la onda sonora, de la siguiente manera (Clay y Medwin, 1977):

퐴푑퐵푚

=8.686휋푓푄퐶

donde Q es un factor de calidad (o quality factor, adimensional) que depende de las características del medio, f (Hz) es la frecuencia de la onda acústica y C (m/s) su velocidad de propagación.

La literatura suministra rangos de variación de Q, para distintos medios y en algunos casos indica directamente el coeficiente de atenuación, en otros casos ambos valores son incluidos. Debe aclararse que el modelo requiere los coeficientes de atenuación y velocidades asociados a la onda de compresión y de corte.

Valores del factor de calidad compresional (Qp) y de corte (Qs) varían mucho dependiendo de las características de medio, del método de campo o laboratorio de medición y del tratamiento empírico-teórico aplicado, por lo tanto es posible esperar dispersión en esos valores, aún para medios parecidos. La Tabla 7.5.4 resume los resultados de la búsqueda bibliográfica, de información pública, sobre las propiedades geoacústicas para los sedimentos marinos, más frecuentes encontrados en la plataforma argentina.

La Tabla 7.5.5 presenta los valores adoptados (en función de la información presentada en las Tablas 7.5.2 y 7.5.3) de los parámetros geoacústicos asociados a los sedimentos encontrados en las de exploración de PAE. Los valores fueron adoptados siguiendo un criterio razonable en vista de la dispersión de los datos presentados en la literatura y un criterio ambiental conservador.

La Tabla 7.5.6 presenta las características geoacústicas adoptadas para los sedimentos en los puntos seleccionados como fuente y su entorno.


INFORME FINAL


1000

Tabla 7.5.4 Propiedades geoacústicas de los sedimentos marinos asociados a los puntos de modelación en las zonas del GSJ Flancos Este y Sur. Notas: los sedimentos son superficiales, n: porosidad, : densidad de los sedimentos, Cp: velocidad compresional, Cs: velocidad de corte, Ap: atenuación asociada a la onda compresional, As: atenuación asociada a la onda de corte.

Tipos de sedimentos

considerados

n (%)

(g/cm3)

Cp (m/s)

Qp (-)

Ap (dB/)

Cs (m/s)

Qs (-)

As (dB/)

Limos arcillosos(12)

75 (1)

1.4 (1)

1535 (1)

182-119 (11)

0.1-0.2 (12)

364 (1)

4.3 (11)

6.3-9.7 (13)

Limos arenosos(1)

68 (1)

1.6 (1)

1552 (1)

55 (6)

0.5 (10)

379 (1)

60 (8)

7 (11)

4 (9)

Lodos pelágicos (2)

85 (2)

1.3 (2)

1500 a partir de (1)

12-18 (5) 55 (6)

31-368 (6)

0.1 2.3 1.1

200 a partir de (1)

8-13 (5)

2.1 3.4 2.8

Arenas gruesas (1)

39 (1)

2 (1)

1836 (1)

20-70 (4)

1.4-0.4 (10)

250 (1)

13-52 (4)

0.5-2.1 (10)

Arenas finas (1)

44 (1)

2 (1)

1742 (1)

29-44 (6)

0.9-0.6 (10)

382 (1)

Arenas muy finas (1)

47 (1)

1.9 (1)

1711 (1)

33-77 (7)

0.8-0.4 (10)

503 (1)

Arcillas (14)

75 (1)

1.5 (14)

1500 (14)

136 (11)

0.2 (14)

<100 (14)

27 (11)

1.0 (14)

Limos (14)

65 (1)

1.7 (14)

1575 (14)

27 (11)

1.0 (14)

(15) 18

(11) 1.5 (14)

Arenas (14)

45 (14)

1.9 (14)

1650 (14)

34 (11)

0.8 (14)

(15) 11

(11) 2.5 (14)

Fuentes: (1) Clay y otros, 1977. (2) Estimado de Clay y otros, 1977. (4) Prasad y otros, 1992. (6) Hamilton, 1972, Qp=55 es para limos saturados en agua y Qp=31-368 para arenas, limos y arcillas saturadas en agua. (7) McCann, 1985. (8) Buckingham, 1998. (9) Buckingham, 2005. (10) A partir de Ap=27.3 Qp-1 (11) Qs-1=As/27.3 (12) Richardson, 2002. (13) Hamilton, 1976. (ApCp)/(AsCs)=0.1, para limos–arcillas. (14) Jensen y otros, 1994. (15) Jensen y otros, 1994. Indica una fórmula para calcular Cs en función de la profundidad de la capa de sedimentos. Dado que solamente se conocen los sedimentos superficiales, no se calcularon los valores de Cs.


INFORME FINAL


1001

Tabla 7.5.5 Características geoacústicas adoptadas para los sedimentos más frecuentes en las zonas del GSJ Flancos Este y Sur.

Tipos de sedimentos considerados

n (%)

(g/cm3)

Cp (m/s)

Qp (-)

Ap (dB/)

Cs (m/s)

Qs (-)

As (dB/)

Limos y arcillas 75 1.4 1537 151 0.2 364 4.3 1.5

Arenas finas y muy finas 46 2 1727 46 0.7 443 33 2

Tabla 7.5.6 Características geoacústicas adoptadas para los sedimentos en los puntos y entorno a ellos seleccionados como fuente.

Punto Tipos de

sedimentos considerados

(g/cm3)

Cp (m/s)

Ap (dB/)

Cs (m/s)

As (dB/)

E1 Limos y arcillas 1.6 1535 0.2 364 1.5

E2 Limos y arcillas 1.6 1535 0.2 364 1.5

S1 Limos y arcillas 1.6 1535 0.2 364 1.5

S2 Arenas finas y muy finas 2 1727 0.7 443 2




Sensibilidad a la frecuencia

Los arreglos de cañones utilizan una banda de baja frecuencia (asociada a la máxima energía), típicamente entre 5 Hz y 120 Hz. En este informe, se presenta el resultado de algunas pruebas de sensibilidad para examinar la influencia de estas frecuencias en los resultados del modelo, habiendo mantenido constantes otros parámetros.


INFORME FINAL


1002

Los resultados para distintas profundidades del receptor, para distintas distancias desde la fuente y para distintas frecuencias típicas de la sísmica, indican que es estadísticamente posible representar (en la banda de frecuencias de interés ambiental) todas las frecuencias por una de ellas, sin pérdidas de generalidad. Se ha seleccionado la frecuencia de 60 Hz, para todas las corridas del modelo dado que se encuentra en el medio del rango de frecuencias de interés ambiental.

Para este estudio de sensibilidad a las frecuencias, se consideraron los puntos E2 y S2 que poseen profundidades de 101 m y 78 m respectivamente. Las características geoacústicas adoptadas para estos puntos se presentaron en la Tabla 7.5.6 y en particular para el estudio de sensibilidad se presentan en la Tabla 7.5.7.

Tabla 7.5.7 Características geoacústicas adoptadas de los puntos E2 y S2 para el estudio de sensibilidad de a las frecuencias

Características geo-acústicas E2 S2

Sedimentos Limos y arcillas Arenas finas y muy finas

Profundidad (m) 101 76 Densidad, (g/cm3) 1.4 2.0 Velocidad compresional, Cp (m/s) 1535 1727 Coeficiente de atenuación compresional, Ap (dB/) 0.2 0.7

Velocidad de corte, Cs (m/s) 364 443 Coeficiente de atenuación transversal o corte, As (dB/) 1.5 2

La fuente fue ubicada según lo indicado en la Descripción del Proyecto

a 8 m de profundidad.

a 8 m de profundidad.

Batimetría plana plana

Condiciones de salinidad y temperatura promedio para un año

promedio para un año

Los resultados se presentan en forma gráfica en término de las pérdidas por transmisión (TL) en dB promediadas radialmente en las Figura 7.5.24 y Figura 7.5.25, para los primeros 10 km desde la fuente.


INFORME FINAL


1003

Figura 7.5.24 Sensibilidad a la frecuencia, Punto E2. Consolidación de resultados. Pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y en escala logarítmica

(abajo), para frecuencias entre 5 y 120 Hz.

0 2 4 6 8 10


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

5 Hz 20 Hz 40 Hz 60 Hz 80 Hz 100 Hz 120 Hz

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

070

0.09

0

0.20

0

0.40

0

0.60

00.

800

1.00

0

3.00

0

5.00

07.

000

9.00

0


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

5 Hz 20 Hz 40 Hz 60 Hz 80 Hz 100 Hz 120 Hz


INFORME FINAL


1004

Figura 7.5.25 Sensibilidad a la frecuencia, Punto S2. Consolidación de resultados. Pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y en escala logarítmica

(abajo), para frecuencias entre 5 y 120 Hz.

0 2 4 6 8 10


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

5 Hz 20 Hz 40 Hz 60 Hz 80 Hz 100 Hz 120 Hz

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

070

0.09

0

0.20

0

0.40

0

0.60

00.

800

1.00

0

3.00

0

5.00

07.

000

9.00

0


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

5 Hz 20 Hz 40 Hz 60 Hz 80 Hz 100 Hz 120 Hz

Se observan escasas diferencias entre los resultados de la modelación acústica para un punto y el otro, que están asociadas principalmente a la profundidad y los sedimentos de fondo en uno y otro punto.

Las diferencias de profundidades implican diferencias en los recorridos de los rayos de sonido, generando reflexiones atenuadas que interfieren en la señal de la columna de agua alterándola. Esta alteración produce zonas de luces y sombras de intensidad sonora.


INFORME FINAL


1005

Para ilustrar se presentan las Figuras 7.5.26 a 7.5.32 que muestran las señales de las pérdidas por transmisión para fuentes ubicadas a 8 m de profundidad en el cero del eje x. Los resultados corresponden a las corridas realizadas para las características del punto S2 para las diferentes frecuencias en el rango considerado, que va desde 5 Hz a 120 Hz.

Figura 7.5.26 Sensibilidad a la frecuencia. Pérdidas por transmisión en la vertical versus distancia a la fuente, para frecuencia de 5 Hz, en el punto S2.



INFORME FINAL


1006





INFORME FINAL


1007



Para los puntos estudiados, con excepción de la frecuencia de 5 Hz para la que - en general - se observan mayores TL a partir de una distancia de 3 km aproximadamente, el resto de las frecuencias producen TL con pocos decibeles de diferencia.

En general la frecuencia de 60 Hz parece representar bien y hasta en tramos de forma conservadora, al rango de frecuencias entre 20-120 Hz. Por lo tanto, se adopta la frecuencia de 60 Hz como representativa del rango a utilizar.


INFORME FINAL


1008

Sensibilidad con los sedimentos de fondo

Se ha realizado un estudio a fin de verificar la sensibilidad del campo acústico (en términos de las pérdidas por transmisión, TL) producido por el modelo para distintos valores de los coeficientes de atenuación asociados a los sedimentos de fondo. Esta tarea tiene que ver con la dispersión que estos valores presentan en la literatura.

Específicamente, se ha corrido el modelo para establecer las pérdidas por transmisión para sedimentos con variaciones de los coeficientes de atenuación Ap y As, sobre los valores adoptados. Las características geoacústicas adoptadas para este punto se presentaron en la Tabla 7.5.7, y son las siguientes:

La profundidad del lugar es 101 m

Densidad, (g/cm3): 1.4

Frecuencia, 60 Hz

Velocidad compresional, Cp (m/s): 1535

Coeficientes de atenuación compresional, Ap (dB/): 0, 0.5,1 y 1.5

Velocidad de corte, Cs (m/s): 364

Coeficiente de atenuación transversal o corte, As (dB/): 1, 3 y 5

La fuente fue ubicada según lo indicado en la Descripción del Proyecto, a 8 m de profundidad.

Condiciones de salinidad y temperatura promedio para un año La Tabla 7.5.8 muestra las combinaciones de coeficientes de atenuación seleccionados para el análisis de sensibilidad.

Tabla 7.5.8 Casos seleccionados para el análisis de sensibilidad a la atenuación en sedimentos.

Ap (dB/) As (dB/)

1 3 5

0 Caso 1 Caso 2 Caso 3

0.5 Caso 4 Caso 5 Caso 6

1 Caso 7 Caso 8 Caso 9

1.5 Caso 10 Caso 11 Caso 12

Los resultados consolidados para los 12 casos, en términos de las pérdidas por transmisión, TL, se presentan en la Figura 7.5.23 y Figura 7.5.24. Para diferentes sedimentos de fondo (en términos de sus coeficientes de atenuación correspondientes) se observan muy pobres variaciones en las pérdidas por transmisión en los 2 primeros kilómetros desde la fuente (más asociadas al coeficiente Ap que al As).


INFORME FINAL


1009

Figura 7.5.33 Sensibilidad a la atenuación en sedimentos. Consolidación de resultados en términos de las pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala lineal (arriba) y en escala logarítmica (abajo). Incluye todas los combinaciones indicadas en la Tabla 7.5.6 Ap

(dB/): 0, 0.5, 1 y 1.5, As (dB/): 1., 3 y 5.

0 2 4 6 8 10


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Caso 7 Caso 8 Caso 9 Caso 10 Caso 11 Caso 12

Figura 7.5.34 Sensibilidad a la atenuación en sedimentos. Consolidación de resultados en términos de las pérdidas por transmisión con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Incluye todas los combinaciones indicadas en la Tabla 7.5.6 Ap (dB/): 0, 0.5, 1 y 1.5, As

(dB/): 1., 3 y 5.

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

070

0.09

0

0.20

0

0.40

0

0.60

00.

800

1.00

0

3.00

0

5.00

07.

000

9.00

0


0

20

40

60

80

100

120

TL (d

B)

Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Caso 7 Caso 8 Caso 9 Caso 10 Caso 11 Caso 12

Escenarios modelados

Se han seleccionado escenarios de modelación considerando la posición de los puntos geográficos y las características geoacústicas de los sedimentos, dentro de la zona de investigación sísmica prevista por PAE.


INFORME FINAL


1010

Para cada punto, se han modelado la propagación acústica en términos de las pérdidas por transmisión (TL), en función de la profundidad y la distancia desde la fuente. Los escenarios de modelación se presentan en la Tabla 7.5.9.

La selección de los puntos geográficos de modelación se ha realizado considerando:

Variedad de profundidades

Tipos dominantes de sedimentos

Cobertura espacial dentro de la zona prevista para la realización de sísmica Tabla 7.5.9 Escenarios de modelación. Valores adoptados de los parámetros geoacústicos. Notas: los sedimentos son superficiales, h: profundidad local, Cp: velocidad compresional, Cs: velocidad de corte, Ap: atenuación asociada a la onda compresional, As: atenuación asociada a la onda de corte. La Dirección Batimétrica está asociada a la batimetría utilizada en cada corrida. Ver ubicación en Figura 7.5.2.

Punto Tipos de sedimentos

h (m)

Cp (m/s)

Ap (dB/)

Cs (m/s)

As (dB/)

Dirección Batimétrica

E1 Limos y arcillas 98 1535 0.2 364 1.5

Plana Mayor Menor

E2 Limos y arcillas 101 1535 0.2 364 1.5

Plana Mayor Menor

S1 Limos y arcillas 82 1535 0.2 364 1.5

Plana Mayor Menor

S2 Arenas

finas y muy finas

76 1727 0.7 443 2 Plana Mayor Menor


Plana Mayor Menor


Plana Mayor Menor


Plana Mayor Menor


INFORME FINAL


1011

Para todos los casos fueron consideradas batimetrías paralelas y perpendiculares a las isobatas. En consecuencia para cada uno de los puntos se corrieron tres batimetrías diferentes:

Batimetría plana con la profundidad del punto (plana)

Batimetría con perfil perpendicular a las isobatas con dirección hacia la mayor profundidad

Batimetría con perfil perpendicular a las isobatas con dirección hacia la menor profundidad

Las siete figuras que siguen presentan los perfiles batimétricos utilizados por el modelo para realizar los cálculos de las pérdidas por transmisión.

Figura 7.5.35 Punto E1. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el

modelo en dirección de mayor decrecimiento de la profundidad. Hacia la derecha se observa la batimetría utilizada por el modelo en dirección de mayor crecimiento de la profundidad.

7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)

Batimertría Punto E1

Fuente Sonora

menor profundidad mayor profundidad


INFORME FINAL


1012

Figura 7.5.36 Punto E2. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el


7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)

Batimertría Punto E2

Fuente Sonora


Figura 7.5.37 Punto S1. Batimetría utilizada para las corridas del modelo acústico. Desde la posición de la fuente (punto rojo) hacia la izquierda se observa la batimetría utilizada por el


7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)

Batimertría Punto S1

Fuente Sonora



INFORME FINAL


1013



7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)


Fuente Sonora




7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)


Fuente Sonora



INFORME FINAL


1014



7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)


Fuente Sonora




7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7


120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad

(m)


Fuente Sonora



INFORME FINAL


1015

7.6. Resultados

Pérdidas por transmisión, TL

Luego de realizarse las corridas del modelo para los casos indicados, se generó una base de datos con valores de las pérdidas por transmisión, TL, en función de la profundidad, z, y la distancia a la fuente.

Para sustentar los resultados obtenidos por el modelo y tener una referencia, es posible realizar cálculos simples de las pérdidas por transmisión utilizando las fórmulas de spreading esférico y cilíndrico.

Spreading cilíndrico: la propagación de sonido en un medio con límites superiores (superficie del mar) e inferiores (fondo del mar), puede ser estimada si se asume que el sonido está distribuido uniformemente sobre la superficie de un cilindro que tiene un radio igual a las distancia desde la fuente, R, y una altura igual a la profundidad del océano, h.

푇퐿 í = 10퐿표푔푅푅

Spreading esférico: la propagación de sonido en un medio con sólo límites superiores (superficie del mar), puede ser estimada si se asume que el sonido está distribuido uniformemente sobre la superficie de una semiesfera que tiene un radio igual a las distancia desde la fuente, R. Esta es la definición del spreading esférico.

푇퐿 é = 20퐿표푔푅푅

donde Ro=1 m, es una distancia de referencia. A modo de ejemplo, para R=1000 m, TL resultan

푇퐿 í = 10퐿표푔1000푚

1푚 = 10(3) = 30푑퐵

푇퐿 í = 20퐿표푔1000푚

1푚 = 20(3) = 60푑퐵

Esto significa que, si todas las pérdidas fueran solamente asociadas al spreading cilíndrico, se espera una pérdida por transmisión de 30 dB a 1000 m de la fuente. Y si estuvieran asociadas al spreading esférico se esperan pérdidas por transmisión de 60 dB a 1000 m de la fuente. Los resultados obtenidos por el modelo muestran que a 1000 m las pérdidas por transmisión rondan los 60 dB, para todas las corridas realizadas.

Los resultados se han ordenado en figuras que muestran las TL hasta 7 km desde la fuente en escala logarítmica. Esta escala permite mayor detalle cerca del punto de emisión. Los resultados se presentan para las distintas batimetrías según la dirección de propagación utilizadas (hacia mayor profundidad, plana y hacia menor profundidad. Las pérdidas por transmisión promediadas radialmente para los tres casos batimétricos se presentan las figuras impares desde la Figura 7.6.1 hasta la Figura 7.6.11. Complementariamente y para ilustrar los resultados obtenidos se presentan siete figuras que muestran la sonorización de la columna de agua para todos los puntos, para algunas


INFORME FINAL


1016

de las batimetrías estudiadas. Estos gráficos se presentan en las figuras pares desde la Figura 7.6.2 hasta la Figura 7.6.12.

Figura 7.6.1 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 98 m. Batimetrías hacia mayores,

menores profundidades e isobatas. 0.

004

0.00

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008

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0.03

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0.05

00.

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1.00

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3.00

0

5.00

07.

000


0

20

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60

80

100

TL (d

B)

Punto E1Profundidad = 98 m

hacia mayor profundidad plana hacia mayor profundidad

Figura 7.6.2 Punto E1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 98 m. Batimetría hacia mayores

profundidades. La línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.


INFORME FINAL


1017

Figura 7.6.3 Punto E2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 101 m. Batimetrías hacia mayores,


004

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

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00.

070

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00.

800

1.00

0

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0

5.00

07.

000


0

20

40

60

80

100

TL (d

B)

Punto E2Profundidad = 101 m


Figura 7.6.4 Punto E2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 101 m. Batimetría hacia el W. La línea blanca

representa el fondo considerado por el modelo.


INFORME FINAL


1018

Figura 7.6.5 Punto S1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 82 m. Batimetrías hacia mayores,


004

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

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1.00

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0

5.00

07.

000


0

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40

60

80

100

TL (d

B)

Punto S1Profundidad = 82 m


Figura 7.6.6 Punto S1. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente y la profundidad. Profundidad del lugar = 82 m. Batimetría paralela a la isobata. La

línea blanca representa el fondo considerado por el modelo.


INFORME FINAL


1019



004

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

070

0.09

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0.20

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0

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00.

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1.00

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3.00

0

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07.

000


0

20

40

60

80

100

TL (d

B)



Figura 7.6.8 Punto S2. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 76 m. Batimetría hacia menores



INFORME FINAL


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004

0.00

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07.

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0

20

40

60

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100

TL (d

B)



Figura 7.6.10 Punto S3. Variación de las pérdidas por transmisión, TL, con la distancia a la fuente en escala logarítmica. Profundidad del lugar = 88 m. Batimetría hacia mayores



INFORME FINAL


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0.03

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000


0

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40

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TL (d

B)






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004

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008

0.01

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0.03

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070

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0.20

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0

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60

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100

TL (d

B)






INFORME FINAL


1023

Valores absolutos de SPL y distancias a las isopletas de 180 dB y 190 dB

Dado que el modelo calcula las pérdidas por transmisión (TL), es sencillo calcular los valores de SPL (Sound Presure Level), a partir del nivel de la presión sonora en el arreglo de cañones de aire, SL, de la siguiente manera:

TLSL)dB(SPL

El arreglo de cañones previsto, tiene un nivel de presión sonora correspondiente a 13.7 MPa (140 bar m), correspondiente a 263 dB re 1Pa@1m (p-p) o un nivel estimado de 247 dB re 1Pa@1m (rms o root mean square).

Sin embargo, la mayor energía es dirigida verticalmente hacia el fondo marino y esas magnitudes no representan a los niveles reales de sonido posibles de medir en cualquier ubicación en el agua. Representa el nivel de presión sonora que se puede encontrar a 1 m de una hipotética fuente puntual que emite la misma cantidad total de sonido que emite el arreglo.

A este valor deberá restársele 20 dB debido a la direccionalidad de la fuente (U.S. Department of the Interior, 2004; Caldwell y otros, 2000). Ese valor corresponde a la diferencia aproximada entre SPL hacia abajo (fondo del mar) y SPL horizontal (paralelo a la superficie del mar). Por lo tanto, la fuente genera en dirección horizontal un nivel de presión sonora SPL (fuente) = 263 dB - 20 dB = 243 dB re 1Pa@1m (p-p) o 227 dB re 1Pa 1m (rms).

Las distancias que satisfacen los valores de 180 dB (rms) y 190 dB (rms) (valores que la literatura internacional indica como de protección de mamíferos marinos), corresponderán a las distancias necesarias para que las pérdidas por transmisión (TL) sean igual a 47 dB (=227 dB-180 dB) y 37 dB (=227 dB-190 dB), respectivamente. Idealmente, a mayor distancia de la fuente, mayor son las pérdidas por transmisión. Conviene aclarar que el nivel de presión sonora recibido en cualquier lugar cerca del arreglo, no será superior a la presión sonora producida por el cañón más grande del arreglo y los niveles reales experimentados por cualquier organismo a más de 1 m de distancia de cualquier cañón serán considerablemente inferiores (Caldwell y otros, 2000).

Como se dijo antes, el modelo genera una base de datos, por cada corrida, compuesta por las coordenadas: distancia desde la fuente, profundidad del receptor y el valor de la pérdida por transmisión, TL. Para establecer una sola distancia, asociada a cierto valor de TL (y por lo tanto a valores de SPL) de interés, es necesario establecer un criterio que resuelva las variaciones de TL a distintas profundidades. El criterio adoptado consistió en el promedio de las pérdidas por transmisión para cada distancia (radial) desde la fuente.

Para cada uno de los puntos se obtuvieron tres valores de distancias asociadas a cada una de los contornos batimétricos considerados, es decir que hay 21 curvas promediadas en función de la distancia a la fuente.


INFORME FINAL


1024

Los resultados de este procedimiento, para los 7 puntos examinados, se presentan en la Tabla 7.6.1.

Tabla 7.6.1 Distancias aproximadas a las isopletas de 180 dB (TL=47 dB) y 190 dB (TL=37 dB), calculadas a partir de la modelación

Punto Tipos de

sedimentos considerados

Profundidad (m)

Distancias desde la fuente (m) que

satisfacen el criterio de 190 dB

Distancias desde la fuente (m) que satisfacen el

criterio de 180 dB

E1 Limos y arcillas 98 90 280 E2 Limos y arcillas 101 90 290 S1 Limos y arcillas 82 90 260

S2 Arenas finas y muy finas 76 90 400

S3 Limos y arcillas 88 90 280 S4 Limos y arcillas 96 90 280 S5 Limos y arcillas 91 90 290

Valor Medio 90 297

En la Figura 7.6.13 se presentan colapsados los resultados del modelo para los siete puntos considerados y para todas las batimetrías utilizadas, en líneas de llenas de color gris. A modo de referencia, la figura incluye el cálculo de las pérdidas por transmisión con la fórmula de spreading esférico y spreading cilíndrico, que no considera las pérdidas de energía por la propagación del sonido en agua y sedimentos, en líneas roja y verde entrecortadas respectivamente.

A modo de ejemplo, la Figura 7.6.13 muestra que para los resultados del modelo, a 10 m de distancia de la fuente las pérdidas por transmisión son de 20 dB, que a 100 m son de 38 dB y a 1000 m están en 55 dB y 60 dB.


INFORME FINAL


1025

Figura 7.6.13 Resultados del modelo para los 7 puntos considerados y para todas las batimetrías utilizadas y los cálculos para las fórmulas de spreading esférico y cilíndrico. Se ha

marcado en celeste las TL mínimas para todas las corridas del modelo.

0.00

4

0.00

60.

008

0.01

0

0.03

0

0.05

00.

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120

TL (d

B)

Modelo (todos los puntos) Modelo (mínimas TL) Spreading esférico Spreading cilíndrico

La distancia promedio para todos los puntos a la que se observan los 180 dB (TL de 47 dB) se encuentra a unos 300 m de distancia a la fuente.

La distancia promedio para todos los puntos a la que se observan los 190 dB (TL de 37 dB) se encuentra a unos 90 m de distancia a la fuente.

La Figura 7.6.14 presenta las curvas de Nivel de Presión Sonora resultante de las 21 corridas del modelo (7 puntos con 3 líneas batimétricas cada uno) y su valor medio, considerando una fuente de 227 dB.


INFORME FINAL


1026

Figura 7.6.14 Resultados del modelo para los 7 puntos considerados y para todas las batimetrías utilizadas y su valor medio.

0 1 2 3 4 5 6 7


120

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240

Niv

el d

e Pr

esió

n So

nora

(dB)

Modelo (todos los puntos) Valor Medio

7.7. Conclusiones

Se ha realizado modelación acústica para investigar la propagación del sonido generado por un arreglo de cañones de aire con motivo de investigaciones sísmicas a realizar en un sector del frente oceánico argentino.

Para ello, se han seleccionado 7 puntos con profundidades entre 76 m y 101 m, considerados como representativos de los lugares en los cuales se desarrollarán las actividades sísmicas.

Para la modelación se han considerado las características del fondo marino y los perfiles de densidad y velocidad del sonido, calculados en función de la salinidad, temperatura y presión, utilizando las estaciones disponibles en la región.

Analizada la propagación del sonido para las distintas estaciones del año, se ha observado que diferencias con algún significado aparecen recién a unos 2 km de la fuente. Esto quiere decir que los resultados obtenidos para condiciones medias (promedios de salinidad y temperatura anuales) representan a aquellos resultados para cada estación del año.

Valores de 180 dB se encuentran a una distancia media de la fuente de unos 300 m y valores de 190 dB se encuentran a una distancia media de la fuente de unos 90 m.

estudio de impacto ambiental y social previo a la ...€¦ · este modelo es utilizado para...

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