V. SISTEMA DE MONITOREO

Los sistemas para monitoreo y evaluación de las condiciones del agua se encuentran en la parte interior frontal del submarino, un turbidímetro digital y un mecanismo extractor de muestras de 3 mililitros, en la torrecilla se ubica un sensor de temperatura LM35 externo y un tipo de radar que se fabricó con un micrófono electret para conocer el estado del ambiente acuático y detectar impactos contra rocas o peces debido a que no contamos con una cámara inalámbrica.



Para exploraciones a poca profundidad se colocó en la torrecilla una lámpara fabricada con una bombilla de 3 volts de DC. A continuación se describe cada uno de los sistemas antes mencionados.
A. TURBIDIMETRO DIGITAL Y VISIBILIDAD
La turbidez se define como la oposición que ofrece una sustancia al paso de la luz y que es mayor que la que presenta naturalmente en estado puro. El agua en estado puro es transparente, y es la presencia de sólidos suspendidos la que reduce la transmisión de la luz dispersándola o absorbiéndola. Basados en el principio anterior se construyó un turbidímetro para determinar la calidad del agua con componentes sencillos tales como un led ultraluminoso actuando como emisor y una fotorresistencia (LDR) actuando como receptor. Cuando el LDR tiene una resistencia baja significa que la luz que pasa a través del agua se dispersa porque no tiene muchas partículas suspendidas, todo lo contrario sucede cuando la resistencia de la fotorresistencia es alta, ya que en este caso la luz es absorbida y la calidad del agua es baja.
Para el caso de la visibilidad, esta la medimos en porcentaje de uno a cien con ayuda de las lecturas del turbidímetro, diremos que existe poca o nula visibilidad cuando la turbidez sea alta (baja calidad del agua) y declararemos buena visibilidad cuando la calidad del agua sea casi pura.
B. ESTRACTOR DE MUESTRAS (3mm)
Si se desea hacer un análisis químico minucioso del agua en la que el prototipo se encuentra inmerso, se cuenta con un extractor de muestras de 3 mililitros que es capaz de extraer y almacenar una muestra de agua en el momento que se decida. El sistema extractor consta de una jeringa de 3mm, un motor de 5 volts y un sistema de rieles y engranes que hacen posible la obtención. Por ultimo volvemos a activar el motor de 5 volts para sacar la muestra y depositarla en un recipiente.


Fig.2.ESTRACTOR DE MUESTRAS (3mm)

C. SENSOR DE TEMPERATURA
Para realizar un estudio completo del agua se requiere que un sensor nos diga cual es la temperatura actual en alguna zona en particular del cuerpo de agua, para ello colocamos un sensor de temperatura analógico modelo LM35 en el exterior del submarino para realizar lecturas cada segundo.


Fig.2. Vista frontal de la torrecilla, lámpara y sensor de temperatura

D. DETECTOR DE SONIDO
Una vez sumergido el submarino podemos perderlo de vista conforme se va hundiendo y debido a que no contamos con una cámara inalámbrica no podemos saber cuales son las condiciones del ambiente acuático, por lo que se fabrico un tipo de radar, que mas bien seria un detector y medidor de sonidos, tales como el sonido de un cardumen, objetos o vehículos encima del submarino, impactos contra el lecho acuático, etc. El medidor de sonido se construyó con un micrófono electret, el cual se polarizó y amplificó con una ganancia de 100 únicamente, gracias a que las ondas sonoras se desplazan con más rapidez y eficacia por el agua que por el aire seco.

III. SISTEMA DE INMERSIÓN

La aplicación del principio de Arquímedes y sus principios de flotación nos permitieron calcular el peso necesario para vencer el empuje que se recibe del agua y tener como resultado facilidad en la inmersión.
El prototipo cuenta con un sistema de inmersión dinámica conformado por dos propulsores elaborados con dos motores de 12 volts de corriente directa colocados de manera vertical, que unidos a sus ejes tienen dos hélices de cuatro paletas. Para hacer posible la inmersión los motores se hacen girar de forma que produzcan un flujo de agua hacia arriba y empujen al submarino hacia el fondo hasta alcanzar la profundidad deseada. El nivel o profundidad se puede variar gracias a la regulación de la velocidad de los motores.
Cuando el prototipo requiere subir a la superficie o de nivel, solo es necesario reducir la velocidad de los motores de inmersión, pero cuando lo anterior no es suficiente, se detienen los motores y se ponen en reversa, así el empuje recibido es mayor al peso del submarino y este se eleva hacia la superficie.





IV. SISTEMA DE PROPULSIÓN Y NAVEGACION
Para hacer posible la navegación dentro y fuera del agua, el prototipo cuenta con dos pequeños motores de 12 volts colocados de manera horizontal con sus respectivas hélices de cuatro paletas. Cuando se requiere avanzar los dos motores se hacen girar al mismo tiempo y en un solo sentido, cuando se desea virar a estribor, el motor de la derecha se apaga o se reduce de velocidad, según sea la amplitud del giro, entonces para virar a babor, el motor de la izquierda se apaga o se reduce de velocidad. Por ultimo, si se pretende ir hacia atrás, lo único que se hace es poner a los dos motores de navegación en reversa.

II. DISEÑO DEL CASCO

El casco del prototipo fue fabricado con PVC hidráulico sencillo de 4 pulgadas, acrílico de 3 milímetros y aluminio de alto impacto. El diseño del casco se basa en la estructura que tienen los submarinos nucleares modernos, forma cilíndrica con extremos convexos. Del casco se eleva una estructura llamada torrecilla que contiene el periscopio, antena para comunicación y lámpara. En la parte inferior externa del submarino se encuentran los compartimentos de lastre y que sirven para poder sumergir al submarino.

PROTOTIPO DE SUBMARINO PARA INVESTIGACION Y EVALUACION DE CUERPOS DE AGUA DULCE

Autores:Jorge Alfredo Rodríguez Baltazar, Carlos Francisco Israel Cruz Montero, I.I.E.Nabor.

I. INTRODUCCION
Este prototipo submarino fue diseñado para explorar y evaluar las condiciones de algún cuerpo de agua dulce, ya sea rio, lago, laguna. Debido a que es un prototipo explorador se puede controlar a distancia y explorar lugares donde el ser humano no tiene acceso, como por ejemplo ambientes acuáticos contaminados o túneles submarinos estrechos, por mencionar algunos.
El submarino cuenta con un sistema de monitoreo capaz de calcular temperatura, visibilidad, calidad del agua, impactos y extraer una muestra para su análisis en un laboratorio.
En los apartados siguientes se describen todos las partes del submarino, las cuales se dividieron de la siguiente forma: diseño del casco, sistema de inmersión, sistema de propulsión y navegación, sistema de monitoreo, sistema de comunicación y datos e información.