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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo D10 - Acelerometría y Telemetría Acústica en Campo
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3109
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Registro triaxial del movimiento
¿Cómo registra el acelerómetro el movimiento corporal del pez?
Grupo 2: Grupo 2: Separación gravitacional y dinámica
¿Cómo se separan orientación y movimiento en la señal acelerométrica?
Grupo 3: Grupo 3: Aceleración dinámica corporal total
¿Cómo se condensa el movimiento dinámico de los tres ejes en un indicador corporal?
Grupo 4: Grupo 4: Calibración metabólica desde acelerometría
¿Cómo se transforma el movimiento corporal en una estimación de tasa metabólica?
Grupo 5: Grupo 5: Posicionamiento por telemetría acústica
¿Cómo se reconstruye la posición tridimensional del pez desde tiempos de llegada acústicos?
Grupo 6: Grupo 6: Precisión del posicionamiento acústico
¿Qué factores controlan la precisión de la posición reconstruida?
Grupo 7: Grupo 7: Integración locomoción-trayectoria y costo de transporte
¿Cómo se combinan acelerometría y telemetría para estimar el costo de transporte natural?
ID:1056
Grupo 1: Grupo 1: Registro triaxial del movimiento
Descripción
¿Cómo registra el acelerómetro el movimiento corporal del pez?
Pregunta clave: ¿Cómo registra el acelerómetro el movimiento corporal del pez?
Los acelerómetros triaxiales, implantados o adheridos al cuerpo del pez, miden la aceleración de ese cuerpo en los tres ejes del espacio, con una frecuencia de muestreo de entre diez y cien hercios, suficiente para captar cada ciclo del batido de la aleta caudal. El acelerómetro implantado en el pez registra, en realidad, la suma de dos componentes: la aceleración de la gravedad, una componente estática que revela la orientación del sensor dentro del cuerpo del pez, y la aceleración dinámica propia del movimiento del pez. Separando ambas componentes —filtrando por un lado las frecuencias altas, que corresponden a la aceleración dinámica, y por otro las frecuencias bajas, que corresponden a la componente gravitacional— se obtiene la aceleración dinámica corporal total, que es la suma de los valores absolutos de esa aceleración dinámica en los tres ejes del espacio. Esta aceleración dinámica corporal total ha demostrado ser un indicador robusto del gasto energético del pez, es decir, de su tasa metabólica, mediante calibraciones empíricas en las que la tasa metabólica resulta proporcional a la masa del pez elevada a una potencia característica de la especie, y proporcional también a esta misma aceleración dinámica corporal total.
ID:5244
Grupo 2: Grupo 2: Separación gravitacional y dinámica
Descripción
¿Cómo se separan orientación y movimiento en la señal acelerométrica?
Pregunta clave: ¿Cómo se separan orientación y movimiento en la señal acelerométrica?
Separando ambas componentes —filtrando por un lado las frecuencias altas, que corresponden a la aceleración dinámica, y por otro las frecuencias bajas, que corresponden a la componente gravitacional— se obtiene la aceleración dinámica corporal total, que es la suma de los valores absolutos de esa aceleración dinámica en los tres ejes del espacio. El acelerómetro implantado en el pez registra, en realidad, la suma de dos componentes: la aceleración de la gravedad, una componente estática que revela la orientación del sensor dentro del cuerpo del pez, y la aceleración dinámica propia del movimiento del pez. Esta aceleración dinámica corporal total ha demostrado ser un indicador robusto del gasto energético del pez, es decir, de su tasa metabólica, mediante calibraciones empíricas en las que la tasa metabólica resulta proporcional a la masa del pez elevada a una potencia característica de la especie, y proporcional también a esta misma aceleración dinámica corporal total. Los acelerómetros triaxiales, implantados o adheridos al cuerpo del pez, miden la aceleración de ese cuerpo en los tres ejes del espacio, con una frecuencia de muestreo de entre diez y cien hercios, suficiente para captar cada ciclo del batido de la aleta caudal.
ID:5245
Grupo 3: Grupo 3: Aceleración dinámica corporal total
Descripción
¿Cómo se condensa el movimiento dinámico de los tres ejes en un indicador corporal?
Pregunta clave: ¿Cómo se condensa el movimiento dinámico de los tres ejes en un indicador corporal?
Separando ambas componentes —filtrando por un lado las frecuencias altas, que corresponden a la aceleración dinámica, y por otro las frecuencias bajas, que corresponden a la componente gravitacional— se obtiene la aceleración dinámica corporal total, que es la suma de los valores absolutos de esa aceleración dinámica en los tres ejes del espacio. Esta aceleración dinámica corporal total ha demostrado ser un indicador robusto del gasto energético del pez, es decir, de su tasa metabólica, mediante calibraciones empíricas en las que la tasa metabólica resulta proporcional a la masa del pez elevada a una potencia característica de la especie, y proporcional también a esta misma aceleración dinámica corporal total. El acelerómetro implantado en el pez registra, en realidad, la suma de dos componentes: la aceleración de la gravedad, una componente estática que revela la orientación del sensor dentro del cuerpo del pez, y la aceleración dinámica propia del movimiento del pez. Los acelerómetros triaxiales, implantados o adheridos al cuerpo del pez, miden la aceleración de ese cuerpo en los tres ejes del espacio, con una frecuencia de muestreo de entre diez y cien hercios, suficiente para captar cada ciclo del batido de la aleta caudal.
ID:5246
Grupo 4: Grupo 4: Calibración metabólica desde acelerometría
Descripción
¿Cómo se transforma el movimiento corporal en una estimación de tasa metabólica?
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma el movimiento corporal en una estimación de tasa metabólica?
Esta aceleración dinámica corporal total ha demostrado ser un indicador robusto del gasto energético del pez, es decir, de su tasa metabólica, mediante calibraciones empíricas en las que la tasa metabólica resulta proporcional a la masa del pez elevada a una potencia característica de la especie, y proporcional también a esta misma aceleración dinámica corporal total. Combinar la acelerometría, que entrega la tasa metabólica del pez y sus ciclos de nado, con la telemetría acústica, que entrega su trayectoria completa en tres dimensiones, permite construir una estimación completa del costo de transporte del pez en condiciones naturales, algo que ninguna otra técnica de las descritas en esta serie logra ofrecer fuera del ambiente controlado de un laboratorio.
ID:5247
Grupo 5: Grupo 5: Posicionamiento por telemetría acústica
Descripción
¿Cómo se reconstruye la posición tridimensional del pez desde tiempos de llegada acústicos?
Pregunta clave: ¿Cómo se reconstruye la posición tridimensional del pez desde tiempos de llegada acústicos?
La telemetría acústica, en cambio, registra la posición del pez dentro del cuerpo de agua mediante una red de hidrófonos receptores distribuidos, que triangulan la posición de un emisor acústico implantado en el propio pez. Mientras la acelerometría reconstruye el gasto energético del pez a partir de su propio movimiento, la telemetría acústica calcula la posición del pez mediante hiperbolización: la diferencia en el tiempo en que la señal emitida por el pez llega a cada par de hidrófonos de la red define una hipérbola en el espacio, y la intersección de todas esas hipérbolas, calculadas entre distintos pares de hidrófonos, localiza la posición exacta del pez. La precisión de este posicionamiento depende de tres factores: de la geometría con la que está distribuida la red de hidrófonos, de la velocidad del sonido en el agua, que a su vez varía con la temperatura y la salinidad del agua, y de qué tan fina es la resolución temporal con la que se mide esa diferencia en el tiempo de llegada de la señal.
ID:5248
Grupo 6: Grupo 6: Precisión del posicionamiento acústico
Descripción
¿Qué factores controlan la precisión de la posición reconstruida?
Pregunta clave: ¿Qué factores controlan la precisión de la posición reconstruida?
La precisión de este posicionamiento depende de tres factores: de la geometría con la que está distribuida la red de hidrófonos, de la velocidad del sonido en el agua, que a su vez varía con la temperatura y la salinidad del agua, y de qué tan fina es la resolución temporal con la que se mide esa diferencia en el tiempo de llegada de la señal. La telemetría acústica, en cambio, registra la posición del pez dentro del cuerpo de agua mediante una red de hidrófonos receptores distribuidos, que triangulan la posición de un emisor acústico implantado en el propio pez.
ID:5249
Grupo 7: Grupo 7: Integración locomoción-trayectoria y costo de transporte
Descripción
¿Cómo se combinan acelerometría y telemetría para estimar el costo de transporte natural?
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan acelerometría y telemetría para estimar el costo de transporte natural?
Combinar la acelerometría, que entrega la tasa metabólica del pez y sus ciclos de nado, con la telemetría acústica, que entrega su trayectoria completa en tres dimensiones, permite construir una estimación completa del costo de transporte del pez en condiciones naturales, algo que ninguna otra técnica de las descritas en esta serie logra ofrecer fuera del ambiente controlado de un laboratorio.
ID:5250