Matías Carandell Widmer of Departament d'Enginyeria Elèctrica, UPC

Los observatorios submarinos autónomos permiten la monitorización multiparamétrica de ecosistemas marinos profundos durante largos periodos de tiempo. Sin embargo, la mayoría de estas plataformas carecen de capacidades de comunicación en tiempo casi real, lo que obliga a su recuperación física para acceder a los datos y dificulta la detección temprana de fallos o eventos ambientales relevantes. En este contexto, se presenta una nueva generación de boyas pop-up autónomas diseñadas para integrarse en observatorios bentónicos stand-alone y actuar como mensajeros de datos desde el fondo marino hasta la superficie.

El sistema está compuesto por un servidor submarino y un conjunto de boyas independientes capaces de descargar datos e imágenes mediante Wi-Fi submarino de corto alcance, liberarse mediante un sistema de electroimán de bajo consumo, ascender a superficie y transmitir información parcial a través de la red satelital ARGOS/Kinéis. Entre sus principales capacidades destacan la transferencia inalámbrica de datasets de varios megabytes bajo el agua, la transmisión satelital de imágenes comprimidas mediante un flujo específico de reducción y segmentación JPEG, y la operación completamente sincronizada en modos de muy bajo consumo. Los principales retos tecnológicos abordados incluyen la fuerte atenuación de señales Wi-Fi en agua salada, la fiabilidad del mecanismo de liberación bajo presión y biofouling, y las severas limitaciones de ancho de banda y energía impuestas por los enlaces satelitales.

El proyecto se encuentra actualmente en fase de validación experimental avanzada. En laboratorio se han realizado ensayos en tanque de agua salada para caracterizar la comunicación Wi-Fi submarina hasta distancias de ~40 mm, validar tasas efectivas de transferencia superiores a 1 Mbit/s para cargas de 1 MB y verificar la robustez del sistema de liberación bajo distintas condiciones de flotabilidad. Asimismo, se han evaluado diferentes configuraciones de transmisión satelital para optimizar la reconstrucción de imágenes bajo pérdidas de paquetes.

La validación más relevante se llevó a cabo en mar abierto durante una campaña oceanográfica, con despliegue del sistema a 118 m de profundidad. En esta prueba se confirmó el funcionamiento completo end-to-end: sincronización periódica en el fondo, descarga de datos desde el observatorio, liberación programada de la boya, ascenso autónomo, transmisión de posición en superficie y recuperación mediante embarcación. Posteriormente, se verificó también la recepción de imágenes comprimidas transmitidas vía satélite. Estos resultados demuestran la viabilidad de integrar boyas pop-up como componente operativo de redes de monitorización ecológica marina, reduciendo costes de campaña y permitiendo acceso remoto y casi en tiempo real a datos críticos del fondo marino.

Proyecto realizado con la Beca Leonardo de Investigación Científica y Creación Cultural 2024 de la Fundación BBVA (LEO24-1-13125). (La Fundación no se responsabiliza de las opiniones, comentarios y contenidos incluidos en el proyecto, los cuales son total y absoluta responsabilidad de sus autores).

Este trabajo reconoce el apoyo del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (SMART-ME: PID2024-155344OB-C33; TECTUGA: PID2024-161772OA-I00). I. M. recibió apoyo financiero de MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y FSE+ (Nº RYC2022-038056-I).

Biography:

matias.carandell@upc.edu  // https://futur.upc.edu/MatiasCarandellWidmer/ad/MjAxNw== 

Dr. Matías Carandell Widmer es Profesor Lector (Assistant Professor) en la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), adscrito al Departamento de Ingeniería Eléctrica, al Grupo de Investigación SARTI-MAR y a la Facultad de Náutica de Barcelona (FNB/EPSEVG). 

Obtuvo el título de Ingeniero Industrial, con especialización en Electricidad, por la UPC en 2015, y el Doctorado en Ingeniería Electrónica en 2022, con la calificación de Cum Laude, financiado mediante una beca FI-AGAUR. Su línea de investigación se centra en la captación de energía de muy baja potencia en entornos marinos y en el acondicionamiento energético para sensores autónomos, con especial atención a sistemas lagrangianos y drifters instrumentados. Durante su etapa doctoral realizó estancias de investigación en el Imperial College London y en la University of Birmingham, ampliando su experiencia en sistemas energéticos y electrónica aplicada.

Entre 2022 y 2024 fue beneficiario de un contrato postdoctoral Margarita Salas (AGAUR), en el marco del proyecto PLOME, donde contribuyó al desarrollo de tecnologías de monitorización marina y métodos de transmisión satelital de datos de bajo consumo energético. En este periodo participó activamente en diversas campañas oceanográficas en buques de la UTM como el Sarmiento de Gamboa.

En 2024 recibió la Beca Leonardo para Jóvenes Investigadores y Creadores Culturales de la Fundación BBVA para el proyecto “Ampliación de las capacidades de comunicación subacuática en plataformas de monitorización marina con boyas emergentes”, centrado en el desarrollo de boyas capaces de ascender desde el fondo marino, transmitir datos críticos por satélite, reportar su posición y facilitar la recuperación de datos científicos completos, integrando electrónica de muy bajo consumo, sistemas de liberación autónomos y transmisión inalámbrica de datos submarina. Dicho proyecto ha pasado a ser su línea de investigación principal. En noviembre de 2024 se incorporó como Profesor Lector en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UPC, donde es responsable de la asignatura Convertidores de Energía Oceánica del Máster Universitari en Enginyeria Naval i Oceànica e imparte docencia en Electrotecnia y Planta Eléctrica del Vaixell en el Grado en Tecnologías Marinas.

Email:

Address:Campus Diagonal Sud, Edifici PG (Pavelló G). Av. Diagonal, 647 , UPC, Departament d'Enginyeria Elèctrica, Barcelona, Spain, 08028

Departament d'Enginyeria Elèctrica, UPC

Biography:

Ivan Masmitja obtuvo el título de Doctor (Ph.D.) en Ingeniería Electrónica por la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), España, en 2020. Actualmente es Investigador Ramón y Cajal en el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC), España, donde desarrolla investigación en tecnología submarina, localización y seguimiento acústico de objetivos, robótica marina y algoritmos de aprendizaje por refuerzo. En 2021 recibió una beca postdoctoral Marie Skłodowska-Curie Actions Individual Fellowship (Global Fellowship), desarrollada en el ICM-CSIC y parcialmente en el Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), California.

Ha participado y liderado diversos proyectos competitivos de investigación en el ámbito nacional e internacional, siendo Investigador Principal de los proyectos AVALON y TECTUGA, centrados en el desarrollo de tecnologías avanzadas para sistemas autónomos submarinos y monitorización marina. Asimismo, dirige actualmente tres tesis doctorales y ha supervisado más de diez trabajos de fin de máster. Desde el 2025 lidera el laboratorio de robótica BlueLab del ICM-CSIC. Sus intereses de investigación incluyen el seguimiento de objetivos submarinos, la navegación y control de vehículos autónomos, y el diseño de algoritmos de aprendizaje automático para entornos marinos complejos.

Pedro Agúndez Fernández nació en Ciudadela de Menorca, Islas Baleares, en el año 2000. Recibió el título de Bachelor of Science (BSc) en Computer Science por la Universidad de Essex (Reino Unido) en 2021. Posteriormente, obtuvo el título de Máster en Inteligencia Artificial por la Universidad Politécnica de Cataluña en 2026, consolidando su especialización en técnicas avanzadas de aprendizaje automático y sistemas inteligentes.

Su actividad investigadora se centra en el aprendizaje por refuerzo aplicado a sistemas multi-agente cooperativos de embarcaciones autónomas. En particular, trabaja en la aplicación de técnicas de aprendizaje por refuerzo y visión por computador en entornos de simulación, con el objetivo de integrar posteriormente estos desarrollos en sistemas reales. Sus principales líneas de interés incluyen la coordinación eficiente entre agentes autónomos, la toma de decisiones distribuida y la transferencia de políticas aprendidas desde simulación a plataformas físicas.

Actualmente disfruta de una beca JAE-Intro concedida por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) para la iniciación a la investigación, que desarrolla en el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC). En 2026 comenzará su doctorado en robótica marina e inteligencia artificial, con previsión de finalización en 2030.

Carlos de la Vega Blanco nació en Barcelona en 2002. Recibió el título de Grado en Ciencias y Tecnologías del Mar en 2024. Posteriormente, obtuvo el título de Máster en Automática y Electrónica Industrial en 2026, reforzando su perfil técnico en el ámbito de la electrónica aplicada. Su actividad investigadora se centra en el desarrollo de sistemas oceanográficos autónomos capaces de emerger a la superficie y transmitir imágenes y datos del fondo marino vía satélite. Sus principales líneas de interés incluyen el diseño de arquitecturas de compresión de imágenes y protocolos de reconstrucción de datos para comunicaciones satelitales, con el objetivo de optimizar el consumo energético y aumentar la fiabilidad de los despliegues en entornos marinos. Actualmente está contratado como técnico de laboratorio mediante una beca de investigación y se prepara para empezar su doctorado este año 2026.