Con tres fachadas marítimas –cantábrica, atlántica y mediterránea–,  España ocupa el puesto 14 y el tercero de Europa entre los países con más kilómetros de costa, más de 7.900, debido a su condición peninsular y a sus dos archipiélagos, Baleares y Canarias. La llamada ‘economía azul’, es especialmente importante para España, primer productor pesquero de la Unión Europea con un 20% de la producción y casi una cuarta parte de la flota. En acuicultura ocupa el 20º lugar del mundo, según datos de 2019 de la Asociación Empresarial de Acuicultura de España, APROMAR. Actualmente, ante la amenaza global del cambio climático, la sobreexplotación de los recursos marinos y la contaminación de mares y océanos, la investigación y protección del medio marino son más vitales que nunca.

Los principales centros de investigación oceanográfica en España se articulan en torno a dos grandes instituciones públicas de ámbito estatal: el Instituto Español de Oceanografía (IEO), creado en 1914, y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC, fundado en 1939, la agencia estatal para la investigación científica y el desarrollo tecnológico, que engloba la investigación marina en su área de Recursos Naturales.

Con más de cien años de historia, el Instituto Español de Oceanografía cuenta con una sede central en Madrid y nueve centros de investigación, situados en A Coruña, Baleares (Palma), Cádiz, Canarias (Tenerife), Gijón, Málaga, Murcia, Santander y Vigo; cinco plantas de experimentación de cultivos marinos, 12 estaciones mareográficas, una estación receptora de imágenes de satélite (en el centro oceanográfico de Santander) y una flota de una veintena de embarcaciones. Cuenta, además, con un submarino no tripulado capaz de operar a más de 2.000 metros de profundidad, el ROV (Remote Operated Vehicle) LIROPUS 2000. El Instituto representa a España en la mayoría de los foros científicos y tecnológicos internacionales y es el asesor oficial del Gobierno en materia de pesca. Sus investigaciones se desarrollan en tres áreas: recursos pesqueros, acuicultura y estudio y protección del medio ambiente marino, y, actualmente, desarrolla más de 270 proyectos.

En las plantas de cultivos marinos del IEO se han conseguido hitos pioneros como la reproducción con éxito del pulpo común en cautividad, por primera vez en el mundo: concretamente en el centro oceanográfico de Vigo en 2018. En el centro oceanográfico de Murcia, situado en la localidad de Mazarrón, se encuentra una instalación científica catalogada como “singular” por la Administración española: la Infraestructura para el Cultivo del Atún Rojo (ICAR), única en el mundo para la especie. Está formada por la Planta de Cultivos Marinos y la Instalación para el Control de la Reproducción del Atún Rojo del Atlántico (ICRA). La planta de Canarias se centra en el cultivo de peces marinos y cefalópodos, mientras que la de El Bocal, en Santander, es la mayor instalación de España dedicada al cultivo de algas para alimentación humana.

Por su parte, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), dentro de su área de Recursos Naturales, cuenta con distintos Institutos, que operan de manera autónoma y descentralizada, y la Unidad de Tecnología Marina, que gestiona y presta apoyo a la flota oceanográfica y a las dos bases polares españolas.

Entre los institutos del CSIC, destaca el de Ciencias Marinas de Barcelona, el mayor centro de investigación marina de España.  Dos grupos de investigación de este centro forman parte de la mayor expedición científica en el Ártico de la historia, MOSAIC. Promovida por una institución alemana, se inició en septiembre de 2019 con investigadores de 20 países a bordo del rompehielos alemán Polarstern, para pasar un año estudiando el calentamiento global. Vigo es también la sede del Instituto de Investigaciones Marinas del CSIC, que entre sus logros recientes ha conseguido la reproducción en cautividad del hipocampo o caballito de mar, en peligro de extinción.

Otros centros del CSIC en España son el Instituto de Torre de la Sal en Torreblanca, Castellón, y el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía, en Cádiz, especializados en acuicultura; el Centro de Estudios Avanzados de Blanes, Girona, o el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA) en Mallorca, un centro mixto con la Universidad de las Islas Baleares que investiga sobre el “cambio global” (el impacto de la actividad humana en la biosfera) y desarrolla instrumentación para la investigación marina. Participa, además, en otra infraestructura científica singular, el SOCIB o Sistema de Observación Costero de las Illes Balears, que recoge y proporciona datos de gran valor para salvamento marítimo, entre otras aplicaciones.

El CSIC lideró en 2010 la mayor expedición oceanográfica española hasta la fecha: bautizada Malaspina en honor al capitán de fragata de la Armada Española Alejandro Malaspina (1754-1810), recorrió en nueve meses 75.000 kilómetros, con más de 250 investigadores a bordo de los buques oceanográficos Hespérides y Sarmiento de Gamboa. El proyecto estudió en aguas profundas y en tres océanos múltiples fenómenos que afectan al medio marino (calentamiento, acidificación, desoxigenación, contaminación, microoorganismos marinos, población de peces, etc.) y recogió más de 200.000 muestras, algunas hasta a 4.000 metros de profundidad, de las que cerca de 20.000 forman parte de un banco que permanecerá sellado durante 30 años para su estudio en el futuro.

Además de los centros de investigación, desde 2016 España cuenta con una innovadora infraestructura: la Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN), gestionada por un consorcio formado por el Gobierno central y el de la Comunidad Autónoma de Canarias. Situada en Telde, Gran Canaria, es una de las más grandes de este tipo en Europa. Su principal instalación es una plataforma oceánica ubicada a milla y media de la costa, en un área reservada de 23 km² que se usa como banco de ensayos. Dispone de  drones marinos y otros equipamientos de última generación, y actualmente desarrolla, entre otros, proyectos de energías renovables de origen marino, cambio climático, desalación de agua, aprovechamiento de recursos costeros, conservación de cetáceos, contaminación acústica marina, y robótica e innovación para la investigación marina.

Las bases españolas en la Antártida

Base española en la Antártida Juan Carlos I. / FOTO_CSIC

Las dos bases españolas en el Polo Sur se encuentran en el archipiélago de las Shetland del Sur y solo están operativas durante los cuatro meses del verano austral. El Comité Polar Español coordina sus actividades, mientras que la logística es responsabilidad de la Unidad de Tecnología Marina del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. La Base Juan Carlos I, inaugurada en 1988, está situada en la Península Hurd de la Isla Livingston, a unas 20 millas de navegación de la base española Gabriel de Castilla, abierta en 1989. Situada en Isla Decepción, depende del Ejército de Tierra y del CSIC, en cuanto a la gestión científica. Ambas investigan sobre geología, biología, glaciarismo, atmósfera, química, impacto humano, ingeniería de comunicaciones, meteorología, cambio climático, vulcanología, geodesia, hidrografía y oceanografía

La flota oceanográfica española

Buque oceanográfico Hespérides. / FOTO_CSIC

Desde 2013, España ha unificado la gestión de su flota de investigación oceanográfica, (adscrita al IEO o al CSIC) bajo la unidad FLOTPOL. Parte de esta flota está clasificada como como ‘Infraestructura Científico-Técnica Singular’, o ICTS.  Está formada por un total de 10 buques oceanográficos, incluyendo el Hespérides de la Armada Española, de 82,5 metros de eslora. Con base en Cartagena (Murcia), entró en servicio en 1991 y fue completamente modernizado entre 2003 y 2004. Ha llevado a cabo más de 120 campañas en la Antártida, en el Ártico y en los océanos Pacífico y Atlántico, y colabora en el apoyo a las dos bases antárticas españolas. Su equipamiento científico está íntegramente gestionado por la Unidad de Tecnología Marina del CSIC.

• Flota del CSIC: el principal buque es el Sarmiento de Gamboa, de 70,5 metros de eslora, botado en 2006. Cuenta con tecnologías avanzadas de navegación (como el posicionamiento dinámico) y fue el primer buque oceanográfico español que pudo trabajar con vehículos operados por control remoto a grandes profundidades. Además, el CSIC dispone de dos buques de ámbito regional, el García del Cid, con base en Barcelona, que opera en el Mediterráneo Occidental, la zona ibérica del Atlántico y las Islas Canarias, y el Mytilus, botado en 1997, con base en Vigo y que opera sobre todo en la costa gallega.
• Flota del IEO: Entre la veintena de embarcaciones de que dispone, destacan los dos buques oceanográficos gemelos Ramón Margalef y Ángeles Alvariño, de 46 metros, entregados en 2011 y 2012. El Francisco de Paula Navarro, por su parte, es un barco polivalente con base en Palma de Mallorca, que se utiliza principalmente en el Mediterráneo. A esta flota se sumará un nuevo buque oceanográfico de cerca de 90 metros y alcance global, que tendrá base en Cádiz y que se prevé esté operativo a partir de 2023. El proyecto está financiado por la Comisión Europea.
• El consorcio Sistema de Observación Costero de las Islas Baleares (SOCIB) cuenta con un catamarán de 24 metros que se emplea en la respuesta rápida ante vertidos de petróleo y en estudios para la conservación del atún rojo y proliferación de medusas.

El proyecto Arid Lap ha sido financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) –entidad pública española– a través del Programa Feder-Innterconecta Andalucía 2013. Como su título da a entender, “Minimización de los efectos originados por climatologías extremas sobre las infraestructuras ferroviarias de altas prestaciones localizadas en zonas áridas”, su objetivo era desarrollar soluciones tecnológicas que permitan minimizar el impacto negativo de las condiciones meteorológicas propias de las zonas áridas sobre la operación de líneas ferroviarias de altas prestaciones. El proyecto se centra en el impacto de la arena (tanto eólica como en suspensión), y de los elevados gradientes térmicos y sus consecuencias sobre carril e hilo de contacto.

Durante los años 2013 y 2014, las Universidades de Granada, Sevilla y Madrid, las tierras de Andalucía, en el sur de España, y el Centro de Tecnologías Ferroviarias de Málaga han servido de campo de pruebas para ensayos con drones, sensores térmicos, trampas de arena, estaciones meteorológicas, sistemas de medición, barreras de contención de arena y un largo etcétera de proyectos innovadores.

El análisis del impacto ambiental producido sobre las infraestructuras ferroviarias en países de climas áridos revela que el viento y la arena en suspensión, así como los amplios gradientes térmicos pueden poner en riesgo el correcto funcionamiento de la línea, ya sea por el efecto abrasivo, la erosión o la acumulación de arena sobre las vías, fatiga en los materiales, etc. Con objeto de afrontar esta situación, el consorcio se ha centrado en el desarrollo de tecnologías que permitan prever y adelantarse a la incidencia de las condiciones meteorológicas sobre la infraestructura y el material rodante, de manera que se pueda contar con tiempo para tomar medidas.

Ineco ha participado en este proyecto en consorcio con las empresas Adif, Elecnor Deimos, Abengoa, Nervados, OHL y Win Inertia, trabajando de manera colaborativa

Los resultados del proyecto se materializarán en forma de conocimientos científico-técnicos que permitirán poner en el mercado nuevas metodologías y servicios de ingeniería como la predicción de fenómenos meteorológicos adversos y su cuantificación para la construcción de infraestructuras en entornos áridos. La adaptación de estos servicios al entorno árido permitirá disponer de nuevos sistemas y recomendaciones de diseño. En resumen, permitirán optimizar el diseño, la construcción y el mantenimiento de elementos como el carril, la plataforma ferroviaria, la catenaria, el balasto y los sistemas de telecomunicaciones y de seguridad.

Trabajos en equipo

Ineco ha participado en este proyecto en consorcio con las empresas Adif, Elecnor Deimos, Abengoa, Nervados, OHL y Win Inertia, trabajando de manera colaborativa a la vez que cada una ha centrado su investigación en un área específica. Además, han colaborado con el proyecto la Universidad de Granada, la Estación Experimental Zonas Áridas del CSIC, la Fundación de Investigación de la Universidad de Sevilla, la UCM, la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía y la Fundación Andaluza para el Desarrollo Aeroespacial.

Ineco, Elecnor Deimos y Adif, con la colaboración de Fada-Catec, han realizado tres campañas de vuelo de drones para determinar su utilidad en la detección de arena, rocas y obstáculos en vía; anomalías en el equipo de compensación de tensión en catenaria; y fisuras, fluencias de agua y deslizamiento en taludes. Se ha estudiado también la compatibilidad de vuelos de UAV (Unmanned aerial vehicle, o dron) en entornos de alta velocidad; la inspección de viaductos de difícil acceso y la generación de ortomapas y modelos digitales del terreno de alta resolución.

En cuanto al impacto ambiental sobre la infraestructura, Ineco y OHL han llevado a cabo análisis de riesgos geomorfológicos y procesos ecológicos en zonas desérticas. Ineco y Adif han analizado las líneas en explotación, su problemática y las soluciones adoptadas. Ineco y Abengoa han realizado un estudio de requisitos y respuestas a tener en cuenta en los aparatos de vía frente a condiciones ambientales adversas en zonas desérticas.

Siete empresas, 14 proyectos I+D+i

1. Ineco: Modelos predictivos, drones y plataforma web

Ineco, en colaboración con la Universidad de Granada, ha desarrollado un modelo meso-meteorológico predictivo del viento y transporte de arena, esto es, una aplicación que informa con, al menos 48 horas de antelación, de la dirección e intensidad del viento en aquellos puntos concretos que interesen, así como de la tasa de arena transportada asociada a ese viento en dichos puntos. Para ello, la compañía instaló en el campo de dunas de la Reserva Biológica de Doñana (Huelva), una estación meteorológica y trampas de arena con las que calibrar el modelo.

Ineco también ha desarrollado la plataforma web MARTE, en la que se aglutina el resultado de las actividades de Arid Lap. Así, MARTE gestiona la información de monitorización, gestión de alarmas y predicciones. La herramienta gestiona y procesa los datos registrados por los sensores ubicados en la línea de alta velocidad Córdoba-Málaga, concretamente en la estación de Málaga (sensores de acumulación de arena, temperatura de carril, tensión de carril, temperatura de hilo de contacto y tensión de hilo de contacto), así como los ubicados en la estación meteorológica de Doñana. Además, envía alarmas cuando se superan los umbrales en los sensores. Cuenta con un módulo para la visualización espacial e integra las imágenes de satélite, drones y aerosoles (materia con partículas en suspensión) que han sido generadas durante el proyecto.

2. ABENGOA: Sistemas de sensores y alerta. Protecciones en elementos sensibles de la infraestructura

Abengoa, como líder del consorcio, ha tenido una participación muy activa en el proyecto, centrando su trabajo en el estudio de distancias de aislamiento eléctrico en ambientes con alto contenido de arena/polvo en aire, y en el desarrollo de métodos de sensorización para monitorizar y supervisar en tiempo real el estado de los carriles y del hilo de contacto. Su objetivo es enviar alertas cuando se superen valores que comprometan la operativa o seguridad.

El área de desarrollo tecnológico del departamento de Ingeniería Ferroviaria, ubicado en el CTF de Málaga, ha investigado también en sistemas que eviten la acumulación de arena en los desvíos, como pueden ser estructuras elevadas de sustitución de balasto o estructuras de aceleración del viento; diseños de protección de partes articuladas y partes grasas de elementos que necesitan lubricación en la línea aérea de contacto frente a los efectos de la acumulación de la arena, cambios extremos de temperatura y condensación de agua, y por último, diseño de nuevos mecanismos de protección de elementos del sistema de compensación de poleas y contrapesos para ambientes áridos.

3. Win Inertia: La electrónica como solución. Sensores de arena y comunicaciones

Esta empresa andaluza ha desarrollado un sensor de acumulación de arena, que mide tanto el peso como la altura de arena acumulada. En paralelo ha realizado el sistema concentrador, que recoge en campo la información de los sensores (tanto de Abengoa como de Win Inertia), y los envía a MARTE para su gestión.

4. Elecnor Deimos: Tecnología Aeroespacial al servicio del ferrocarril

Su participación se ha centrado en la aplicación de novedosas tecnologías de tipo aeroespacial. Se han desarrollado principalmente tres líneas de trabajo. La primera, utilizando imágenes de satélite para identificar y cuantificar fenómenos adversos en zonas áridas y los cambios que pueden ocasionar, como imágenes de concentración de aerosoles. Estas han permitido valorar su uso en el estudio del riesgo de afectación del polvo en la infraestructura con antelación. Asimismo, se han empleado imágenes de muy alta resolución Deimos-2 con el fin de estimar la viabilidad técnica de la aplicación de algoritmos de detección de cambios para localizar invasiones de arena y polvo.

También se han ultilizado imágenes de drones para conseguir resoluciones subcentrimétricas que han posibilitado detectar por diferencia de altura de modo semi-automático la caída de rocas en vía. Por último, Elecnor Deimos ha desarrollado una infraestructura de procesado, almacenamiento, distribución y visualización de imágenes de satélite, UAV y productos derivados basada en tecnologías cloud o ‘en la nube’, integrada con la aplicación de control MARTE, desarrollada en el proyecto.

5. OHL: Sistemas de contención y restauración ecológica

OHL y Nervados han desarrollado conjuntamente un sistema de contención que produce un efecto “trampolín”, concentrando y proyectando el flujo de aire incidente con arena en suspensión por encima de la infraestructura ferroviaria. A través de simulaciones en 2D y ensayos en túnel de viento, se ha llegado a un diseño que impide el avance de la arena (velocidades de viento menores de 15 m/s), o bien la arroja lejos y por encima de la vía gracias a su diseño aerodinámico (velocidades mayores de 15 m/s). Paralelamente, OHL ha llevado a cabo un análisis crítico de la aplicación de la restauración ecológica en el ámbito ferroviario en medios áridos.

6. NERVADOS: El know how del hormigón. Prefabricados personalizados

Nervados se ha encargado de optimizar la parte del diseño y modelación de la barrera prefabricada de hormigón que afecta a la durabilidad, así como a los procesos de fabricación, transporte y puesta en obra. Ha investigado la necesidad de hormigones resistentes a la erosión y a extremas condiciones climáticas tanto durante su fabricación como durante su vida útil. En sus instalaciones se ha realizado todo el proyecto de la pieza prefabricada de hormigón exceptuando la fabricación de los moldes.

7. ADIF: Validación de las nuevas tecnologías, auscultación por radar con GPR y drones para el Ferrocarril

Adif, por su parte, se ha encargado de la integración y validación en un entorno de alta velocidad de todos los sistemas desarrollados por el resto de los socios, estableciendo los requisitos de cada desarrollo. Ha instalado los sensores en la estación María Zambrano y la aplicación MARTE en el Centro de Tecnologías Ferroviarias, ambos en Málaga, y ha facilitado el uso de sus infraestructuras para las pruebas con drones para aplicaciones ferroviarias. Además, ha realizado pruebas de detección del grado de contaminación del balasto mediante Ground Penetrating Radar (GPR), en las que se ha demostrado que esta técnica de auscultación no destructiva es una buena solución.