Campos electromagnéticos para el rescate en avalanchas de nieve

Un ARVA del acrónimo francés Appareil de Reserche de Victimes d’Alvalanche es un aparato capaz de localizar a una víctima de avalancha de nieve que ha quedado completamente sepultada y que también lleva otro ARVA. En emisión es una radiobaliza que emite un campo magnético a 457 KHz. En recepción recibe esta señal, la amplifica y transforma bien en una señal audible o en una indicación digital de distancia al emisor.

Durante el desarrollo de una actividad en montañas nevadas, el ARVA tiene que estar encendido y en la función de emisión. En el caso que una persona quede sepultada, sus compañeros o los equipos de rescate utilizan otro ARVA en la función de receptor, para poder así detectar y localizar el ARVA en emisión de la persona sepultada por la avalancha.

En la actualidad, todas las estrategias de búsqueda están basadas en el modelo de propagación en el vacío y se asume que el emisor está en posición vertical. Por tanto, las soluciones del campo magnético se pueden aproximar a las expresiones cuasi-estáticas para un dipolo magnético vertical.

Sin embargo, la existencia de la capa de nieve, donde se localiza el emisor, y el suelo subyacente hacen que tengan que tenerse en cuenta otros modelos de propagación más complejos. Los modelos de propagación considerados se basan en una estructura de capas horizontales donde cada capa se comporta como un medio lineal, homogéneo e isótropo. De esta manera, la presencia de interfaces entre distintos materiales (aire-nieve-suelo) produce reflexiones y refracciones de campo magnético que pueden ser significativas en comparación con la propagación en el aire, aproximación que hasta ahora venía utilizándose.

Por otro lado, cuando se produce una avalancha, el transmisor de la víctima puede quedar en una orientación arbitraria. Por consiguiente, para un estudio más completo de los campos magnéticos generados por un ARVA, son precisas las expresiones del campo magnético para un dipolo en posición vertical y en posición horizontal. De esta manera, aplicando la superposición de ambas soluciones, se obtiene el campo debido a una fuente en cualquier orientación.

Aunque la formulación y solución de los modelos de propagación considerados se remontan a principios del siglo XX, no se disponían de expresiones válidas para el rango de interés de los ARVA. La explicación está en que las soluciones son integrales de Sommerfeld, cuya naturaleza infinita y oscilante hace que, salvo aproximaciones, tengan que ser evaluadas numéricamente. Además, el cómputo de este tipo de expresiones es difícil.

Para establecer los parámetros de las simulaciones, ha sido necesaria una campaña de recogida de datos puesto que los parámetros de conductividad de la nieve eran desconocidos. Durante los inviernos de 2005 y 2006 se midió la conductividad de la nieve y suelo subyacente en los Pirineos, los Alpes y la Antártida. Este trabajo fue realizado por miembros de la Escuela Militar de Montaña y Operaciones Especiales (EMMOE)y Grupo de investigación en Tecnologías en Entornos hostiles (GTE), perteneciente al Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza.

Las simulaciones fueron realizadas en MATLAB para los parámetros de espesores de nieve y profundidades de emisión reportados en los accidentes. Como conclusión de los resultados de las simulaciones, se establece que un modelo de propagación aire-suelo horizontal es básico para aplicarlo al problema de la búsqueda de víctimas de avalancha de nieve en las zonas alejadas al emisor. Sin embargo, la capa de nieve, puede ser obviada en base a los resultados obtenidos.

Por otro lado, en la parte final de la búsqueda, la aproximación cuasi-estática es válida. No obstante, no se puede asumir que el emisor se comporta como un dipolo magnético vertical puesto que las diferencias con otras orientaciones pueden ser muy importantes.

¿Cómo cuantificar el error de la lozalización?

A partir de esta última conclusión, se decidió cuantificar el error en la localización que producía la orientación del emisor. Esto ha permitido saber por primera vez que el error de localización puede acotarse en base a la profundidad del emisor y número de antenas del ARVA receptor.

Con una o dos antenas, es del 50% de la profundidad y el 25% para los de tres antenas. Este resultado sienta los fundamentos para establecer la zona a sondear en base a una profundidad del sepultado establecida. Además, se da la explicación científica a los problemas que se observaban cuando se buscaba a víctimas a grandes profundidades.

La demostración experimental de parte de los resultados obtenidos, fue llevada a cabo en 2010 con la colaboración de La Escuela Militar de Montaña y Operaciones Especiales, el Servicio de Montaña de la Guardia Civil y Aramón, en la estación de esquí de Formigal (Huesca). Además, dichas pruebas de campo sirvieron para poner de manifiesto la pérdida de precisión en la localización debida a las limitaciones técnicas de los aparatos de búsqueda actuales. Como resultado, se ha propuesto y validado un método para reducir el error de localización en la parte final de la búsqueda.

Todos estos los trabajos son aplicados a la búsqueda de una víctima y son igualmente utilizables para el caso de varias víctimas con identificación de la señal procedente de un único emisor. Nuestro trabajo actual trata de abordar la problemática de un rescate con varias víctimas que interfieran entre sí. El objetivo es identificar escenarios de trabajo que ayuden a definir técnicas de procesado de señal y estrategias para minimizar el efecto de las señales interferentes.