Información general
Cliente: Petrobras
Fecha: Mayo de 2024
Duración: 2 años
Tags: offshore, bioacústica marina, cetáceos, DAS, I+D
Escuchando el océano
Monitoreo de Cetáceos con Sensado Distribuido por Fibra Óptica
El desafío
El monitoreo acústico tradicional enfrenta límites conocidos en ambientes offshore: hidrófonos y redes de sensores fijos tienen alto costo de instalación y mantenimiento, cobertura espacial restringida y logística compleja en aguas profundas. Ampliar la escala de la recolección de datos sin multiplicar esa infraestructura es uno de los principales cuellos de botella de la bioacústica marina actual — especialmente en un litoral tan extenso y biodiverso como el brasileño, donde nueve de las quince especies de ballenas catalogadas en el mundo ya fueron registradas.
Escuchar el océano en tiempo real sin alterar la infraestructura submarina.
Cómo la tecnología DAS y la inteligencia artificial revolucionan la bioacústica marina.
Petrobras realiza un monitoreo continuo de las poblaciones de especies marinas a lo largo de sus áreas de operación, buscando comprender y mitigar eventuales impactos ambientales de sus actividades. Como parte de ese compromiso, la empresa es una de las mayores patrocinadoras de programas de protección de la biodiversidad marina en Brasil. Uno de los focos principales de ese esfuerzo es el ambiente acústico submarino: los cetáceos — ballenas y delfines — dependen del sonido para comunicarse, navegar y reproducirse, lo que los vuelve especialmente sensibles a los ruidos de origen antrópico, como los generados por campañas de prospección sísmica.
Para acompañar ese impacto, Petrobras cuenta con el Instituto Aqualie, una de las principales autoridades mundiales en bioacústica marina y responsable de uno de los programas de monitoreo acústico pasivo más longevos del Atlántico Sur. El Instituto combina distintas tecnologías — hidrófonos, tags acústicos, avistamientos visuales y seguimiento poblacional — para mapear la presencia, el comportamiento y la distribución estacional de cetáceos a lo largo de la costa brasileña.
La solución
Fibra óptica como sensor acústico
Desde 2024, el Instituto Aqualie contrató a Immer Messen para desarrollar un enfoque inédito en Brasil: transformar cables de telecomunicaciones submarinos ya instalados por Petrobras en sensores acústicos continuos, mediante la tecnología de Sensado Distribuido por Fibra Óptica (DFOS), específicamente en la modalidad DAS (Distributed Acoustic Sensing).
El principio es directo: las fibras ópticas ociosas dentro de un cable de telecomunicaciones — que no transportan tráfico de datos — pueden ser interrogadas por un equipo instalado en tierra, capaz de detectar nanodeformaciones a lo largo de toda la extensión del cable. Cada metro de fibra se convierte, en la práctica, en un punto de escucha. No se requiere ninguna intervención física en la infraestructura submarina existente.
El proyecto también se apoya, de forma complementaria, en datos históricos de Permanent Reservoir Monitoring (PRM) — sensores sísmicos instalados originalmente por Petrobras en el Campo de Jubarte para monitoreo de reservorio — reaprovechados por el Instituto Aqualie para confirmar la ocurrencia estacional de ballenas jorobadas, ballenas fin y ballenas sei en la Cuenca de Campos.
Tras una fase de pruebas de laboratorio en 2024 — que validó la sensibilidad del sistema a sonidos de baja frecuencia y calibró parámetros como la tensión del cable y la longitud de gauge —, Immer Messen instaló su sistema de interrogación en una estación de telecomunicaciones en Barra do Furado (RJ), monitoreando un cable submarino de más de 110 km de extensión en la Cuenca de Campos.
Inteligencia artificial en la detección de anomalías
El volumen de datos generado por un sistema DAS operando continuamente sobre un centenar de kilómetros de cable es del orden de decenas de terabytes por campaña — inviable para inspección manual. Para manejar esa escala, Immer Messen desarrolla, desde 2020, un algoritmo propio de detección automática de anomalías, basado en el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD) de la señal en cada punto del cable, a lo largo de ventanas temporales definidas. El algoritmo recorre el conjunto de datos en el espacio y en el tiempo, identificando variaciones abruptas de energía en bandas de frecuencia específicas y generando un catálogo de eventos — cada uno asociado a posición, horario y firma espectral — validado después por especialistas del Instituto Aqualie.
Esa capa de inteligencia artificial es lo que vuelve el sistema operativamente viable: permite que los biólogos del Instituto Aqualie, desde su sede en Juiz de Fora, Minas Gerais, acompañen de forma remota la presencia de ballenas alrededor de los cables de telecomunicaciones de Petrobras — sin necesidad de embarcaciones, equipos en campo ni desplazamiento hasta el litoral.
hoy, el monitoreo funciona en tiempo real
Las campañas de campo confirmaron la viabilidad de la tecnología para bioacústica a escala real. En una medición realizada a cerca de 21 km de la costa, el sistema identificó 17 vocalizaciones distintas en una ventana de apenas 90 segundos, con patrones espectrales en la franja de 40 a 120 Hz — consistentes con vocalizaciones de ballenas fin. Las señales aparecen en los datos como patrones característicos en forma de "V", resultado de la propagación de la onda acústica a lo largo del cable, lo que permite no solo detectar el sonido sino también localizar su origen con precisión de pocos metros.
Embarcaciones
La misma infraestructura y el mismo pipeline de detección demostraron sensibilidad a otras clases de señales relevantes para operaciones offshore. En el tramo de 30 a 37 km (a cerca de 33,5 km de la costa), el sistema registró patrones hiperbólicos secuenciales característicos de ruido de embarcación. La atenuación observada junto al ápice de cada patrón se relaciona con la geometría entre el movimiento de la embarcación y el cable: la intensidad aumenta a medida que la embarcación se aproxima a la fibra y disminuye cuando se aleja. La evolución temporal de esas llegadas permite inferir la dirección de movimiento y, integrada a datos de AIS, estimar la trayectoria de la embarcación.
Procesos oceánicos y zona de rompiente
En la sección costera, donde el cable entra en el mar, el mismo conjunto de datos capturó con claridad procesos oceánicos de gran escala. Con filtrado pasa-alta en 0,01 Hz, se evidenciaron patrones lentos y periódicos propagándose del mar hacia la costa, atribuidos a la modulación de la presión hidrostática por ondas de gravedad de superficie sobre la fibra enterrada. Ajustando el corte a 5 Hz, esos patrones terminan abruptamente en una transición espacial específica, a partir de la cual emergen oscilaciones mecánicas de más alta frecuencia asociadas a la dinámica de rompiente en la interfaz arena–mar. Esa respuesta espectral y espacialmente amplia — de procesos oceánicos de baja frecuencia a emisiones acústicas de más alta frecuencia — evidencia la versatilidad del DAS como sensor ambiental.
Esa característica es central para el valor de la solución — la especificidad de la detección está en el software, no en el hardware, lo que permite calibrar el mismo sistema físico para distintas finalidades de monitoreo.
Impacto y próximos pasos
Los resultados deben contribuir directamente al entendimiento científico de los patrones migratorios de cetáceos en el litoral brasileño. Especies como la ballena jorobada utilizan el corredor entre el Atlántico Sur y el litoral nordestino durante la temporada reproductiva, y datos continuos como los generados por el sistema DAS ayudarán al Instituto Aqualie a refinar estimaciones poblacionales e identificar qué especies transitan por distintos tramos de la costa a lo largo del año — información esencial para orientar la planificación de campañas sísmicas con menor impacto ambiental.
La alianza entre Immer Messen, Instituto Aqualie y Petrobras sigue en desarrollo, con el objetivo de expandir la cobertura geográfica del monitoreo y perfeccionar los modelos de clasificación automática por especie a lo largo de los próximos años.
El proyecto es reconocido como el primer monitoreo de ballenas por DAS realizado en el Atlántico Sur
Esto consolida a Immer Messen como referencia en soluciones de monitoreo acústico distribuido para ambientes offshore — una capacidad que se extiende, con la misma base tecnológica, a aplicaciones como seguridad de activos submarinos, detección de intrusión en ductos y cables, y monitoreo estructural de infraestructura crítica.
Los resultados descritos en este caso están documentados en un capítulo de libro revisado por pares, de acceso abierto:
ANDRIOLO, A.; MARCON, E. H.; DE CASTRO, F. R.; RODRIGUES, G. M.; MIRANDA, G. A.; VIANA, Y.; GOLODNE, P. M.; POEYS, R. A. C.; SILVA, A. A. C.; AMORIM, T. O. S.; DJOKIC, D.; PIZZORNO, J. L. A. Permanent Reservoir Monitoring (PRM) and Distributed Acoustic Sensing (DAS) as Advanced Technologies for Maximizing the Acquisition of Acoustic Environmental Information. In: POPPER, A. N. et al. (eds.). The Effects of Noise on Aquatic Life IV. Cham: Springer, 2026. DOI: 10.1007/978-3-031-94229-7_225-1.
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