16REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
TRANSMISIÓN DE MENSAJES EN CÓDIGO ASCII
UTILIZANDO UN PROTOTIPO DE COMUNICACIÓN
LÁSER SUBMARINA DE ALTA POTENCIA (50mW) EN
DOS ESCENARIOS CONTROLADOS
Facultad de Informática y Electrónica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Riobamba, Ecuador.
Lessly Borja
Anthony Gualli
lessly.borja@espoch.edu.ec
anthony.gualli@espoch.edu.ec
jefferson.ribadeneira@espoch.edu.ec
Kelly Baño
Jefferson Ribadeneira
kelly.banio@espoch.edu.ec
REVISTA PERSPECTIVAS
VOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
RESUMEN
El presente artículo ofrece el desarrollo de un
prototipo de comunicación subacuática mediante
un láser de largo alcance (50mW) con la finalidad
de hallar el alcance máximo del prototipo bajo el
agua y el valor de la atenuación o potencia de la
señal recibida conforme aumenta la distancia. Para
lo cual, se escogieron dos escenarios acuáticos de
pruebas. En el primer escenario (una pecera) se
realizaron dos mediciones de potencia de la señal
recibida utilizando el Osciloscopio KEYSIGHT
Infinii Vision DSOX2022A y de la misma manera,
en el segundo escenario (una piscina) también se
realizaron dos mediciones. Con los datos obtenidos
se realizó el análisis gráfico del comportamiento
de la potencia de señal recibida. Finalmente se
concluye que el alcance máximo del prototipo
bajo el agua es de 12m (para distancias mayores
a 12m el láser no llega al receptor), se pierde o
distorsiona información si existe movimiento
del agua debido a que las partículas del agua en
movimiento reflejan mucho más el láser y que para
que funcione el prototipo tanto el transmisor como
el receptor deben estar perfectamente alineados
caso contrario la comunicación subacuática no se
establecerá.
Palabras Clave: Prototipo, Subacuático,
Comunicación, Potencia, Voltaje, Distancia.
Transmission of ASCII code messages using a high power
(50mW) underwater laser communication prototype in two
controlled scenarios
ABSTRACT
This article offers the development of an
underwater communication prototype using a
long-range laser (50mW) to find the maximum
range of the prototype underwater and the value
of the attenuation or power of the received signal
as the distance increases. For this purpose, two
underwater test scenarios were chosen. In the first
scenario (a fish tank) two received signal power
measurements were made using the KEYSIGHT
Infinii Vision DSOX2022A oscilloscope and
in the second scenario (a swimming pool) two
measurements were also made. With the data
obtained, a graphical analysis of the behaviour of
the received signal power was performed. Finally,
it is concluded that the maximum range of the
prototype underwater is 12m (for distances greater
than 12m the laser does not reach the receiver),
information is lost or distorted if there is water
movement because the particles of the moving
water reflect the laser much more and that for the
prototype to work both the transmitter and the
receiver must be perfectly aligned otherwise the
underwater communication will not be established.
Keywords: Prototype, Underwater,
Communication, Power, Voltage, Distance.
Fecha de Recepción: 10/08/2023. Fecha de Aceptación: 20/06/2024. Fecha de Publicación: 20/01/2025
DOI: https://doi.org/10.47187/perspectivas.7.1.207
17REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
Las comunicaciones por láser están revolucionando
la forma de enviar y recibir información hacia
y desde el espacio. En el caso de la tecnología
Wi-Fi se llevó a cabo la transmisión de datos a
alta velocidad mediante un láser semiconductor
(de frecuencia infrarroja), desarrollado por
investigadores de la Escuela de Ingeniería y
Ciencias Aplicadas (EAS) de Harvard. Los cuales
diseñaron una antena especial que permite recibir
y descifrar los datos que llegan vía láser. Otro
ejemplo de comunicación láser es la LCRD (Laser
Communications Relay Demonstration) de la
NASA, que enviara información a puntos alejados
en el espacio, permitiendo que se transmitan de 10
a 100 veces más datos a la Tierra que los sistemas
de radiofrecuencia actuales [1] [2].
Con respecto, a la comunicación subacuática existen
tres métodos los cuales son: por radio (las antenas
de los submarinos salen a la superficie del agua
para lanzar una sen˜ al de radio lo suficientemente
fuerte para enviar el mensaje deseado), por acústica
(por medio de un sonar y una banda ancha, se
puede detectar objetos a grandes distancias y así
enviar información al submarino) y por luz (es un
método empleado por los buzos y barcos, los cuales
usan una serie de señales para comunicarse entre
sí). Pero ninguno de los tres métodos permite la
transmisión de datos a altas velocidades [3] [8].
La tecnología LiFi desarrollada por más de 100 años
es la posible solución de los problemas de ancho de
banda de las ondas de radio del Wifi y el futuro
de las comunicaciones inalámbricas. Esta transfiere
datos en haces de luz visible, es decir, a frecuencias
de entre 400 y 800 THz (espectro visible de los
humanos). Estas velocidades de transmisión pueden
superar los 100 Gbps. Para su funcionamiento se
necesita un modulador en la parte transmisora que
apagará y encenderá la fuente de luz LED (de forma
imperceptible para los humanos), generando así los
ceros y unos binarios, y un fotodiodo en la parte
de recepción que demodula la señal de frecuencia
de luz y la convierte de nuevo en un flujo de datos
electrónicos, permitiendo una comunicación
inalámbrica bidireccional, más rápida y segura [4]
[5].
I. Introducción En el año 2020 un equipo de investigadores de
las universidades de Waterloo (Canadá) y la
Universidad de Ciencia y Tecnología (Arabia
Saudí) creó un nuevo sistema experimental
basado en tecnología láser que permitirá enviar
información a través del agua de forma más
rápida. El prototipo de AquaFi se llevó a cabo en
aguas tranquilas y con el receptor y transmisor
alineados, su principio de funcionamiento es
el envío de fotos o videos desde el smartphone
(con carcasa aislante) de un buceador de forma
inalámbrica (en forma de ondas de radio ) a la
Raspberry Pi (a menos de un metro de distancia)
montada en su tanque la cual descompone la
información en pulsos de luz ultrarrápidos (0 o 1) y
los emite al receptor del barco, mediante luz LED
(distancias de menos de 10 m de profundidad)o
laser de 520 nanómetros (distancias de más de 20
m de profundidad). Según Basem Shihada, autor
principal de la investigación afirmo que se pudo
usar el sistema Aqua-Fi para cargar y descargar
contenido multimedia entre dos ordenadores
ubicados a pocos metros de distancia, en aguas
tranquilas. Obteniendo una velocidad máxima
de transferencia de 2.11 Mbps y una latencia de 1
milisegundo [6].
Los próximos experimentos para que Aqua-Fi se
convierta en una tecnología útil en el mundo real
tendrán que realizarse en aguas abiertas, mucho
más turbulentas y cargadas de partículas en
suspensión. Una de las opciones que barajan los
investigadores es trabajar con receptores esféricos
que capten el haz de luz desde distintos ángulos
[7].
Con estos antecedentes, en el presente artículo se
realizó un prototipo de comunicación subacuática
(circuitos de transmisor y receptor) mediante un
láser de alta potencia (50mW) cuyo alcance máximo
bajo el agua es de 12 metros de profundidad, con
la finalidad de medir el comportamiento de la
potencia de sen˜ al recibida en cuatro distancias (a
los 0.4m, 0.75m, 3.6m y a los 12m) de las cuales,
las dos primeras se realizaron dentro de una pecera
(agua con aproximadamente 115 gramos de sal) y
las dos últimas dentro de una piscina (agua con 8
lb de dicloro).
Las comunicaciones por láser están revolucionando
la forma de enviar y recibir información hacia
y desde el espacio. En el caso de la tecnología
Wi-Fi se llevó a cabo la transmisión de datos a
alta velocidad mediante un láser semiconductor
(de frecuencia infrarroja), desarrollado por
investigadores de la Escuela de Ingeniería y
Ciencias Aplicadas (EAS) de Harvard. Los cuales
diseñaron una antena especial que permite recibir
y descifrar los datos que llegan vía láser. Otro
ejemplo de comunicación láser es la LCRD (Laser
Communications Relay Demonstration) de la
NASA, que enviara información a puntos alejados
en el espacio, permitiendo que se transmitan de 10
a 100 veces más datos a la Tierra que los sistemas
de radiofrecuencia actuales [1] [2].
Con respecto, a la comunicación subacuática existen
tres métodos los cuales son: por radio (las antenas
de los submarinos salen a la superficie del agua
para lanzar una sen˜ al de radio lo suficientemente
fuerte para enviar el mensaje deseado), por acústica
(por medio de un sonar y una banda ancha, se
puede detectar objetos a grandes distancias y así
enviar información al submarino) y por luz (es un
método empleado por los buzos y barcos, los cuales
usan una serie de señales para comunicarse entre
sí). Pero ninguno de los tres métodos permite la
transmisión de datos a altas velocidades [3] [8].
La tecnología LiFi desarrollada por más de 100 años
es la posible solución de los problemas de ancho de
banda de las ondas de radio del Wifi y el futuro
de las comunicaciones inalámbricas. Esta transfiere
datos en haces de luz visible, es decir, a frecuencias
de entre 400 y 800 THz (espectro visible de los
humanos). Estas velocidades de transmisión pueden
superar los 100 Gbps. Para su funcionamiento se
necesita un modulador en la parte transmisora que
apagará y encenderá la fuente de luz LED (de forma
imperceptible para los humanos), generando así los
ceros y unos binarios, y un fotodiodo en la parte
de recepción que demodula la señal de frecuencia
de luz y la convierte de nuevo en un flujo de datos
electrónicos, permitiendo una comunicación
inalámbrica bidireccional, más rápida y segura [4]
[5].
I. Introducción En el año 2020 un equipo de investigadores de
las universidades de Waterloo (Canadá) y la
Universidad de Ciencia y Tecnología (Arabia
Saudí) creó un nuevo sistema experimental
basado en tecnología láser que permitirá enviar
información a través del agua de forma más
rápida. El prototipo de AquaFi se llevó a cabo en
aguas tranquilas y con el receptor y transmisor
alineados, su principio de funcionamiento es
el envío de fotos o videos desde el smartphone
(con carcasa aislante) de un buceador de forma
inalámbrica (en forma de ondas de radio ) a la
Raspberry Pi (a menos de un metro de distancia)
montada en su tanque la cual descompone la
información en pulsos de luz ultrarrápidos (0 o 1) y
los emite al receptor del barco, mediante luz LED
(distancias de menos de 10 m de profundidad)o
laser de 520 nanómetros (distancias de más de 20
m de profundidad). Según Basem Shihada, autor
principal de la investigación afirmo que se pudo
usar el sistema Aqua-Fi para cargar y descargar
contenido multimedia entre dos ordenadores
ubicados a pocos metros de distancia, en aguas
tranquilas. Obteniendo una velocidad máxima
de transferencia de 2.11 Mbps y una latencia de 1
milisegundo [6].
Los próximos experimentos para que Aqua-Fi se
convierta en una tecnología útil en el mundo real
tendrán que realizarse en aguas abiertas, mucho
más turbulentas y cargadas de partículas en
suspensión. Una de las opciones que barajan los
investigadores es trabajar con receptores esféricos
que capten el haz de luz desde distintos ángulos
[7].
Con estos antecedentes, en el presente artículo se
realizó un prototipo de comunicación subacuática
(circuitos de transmisor y receptor) mediante un
láser de alta potencia (50mW) cuyo alcance máximo
bajo el agua es de 12 metros de profundidad, con
la finalidad de medir el comportamiento de la
potencia de sen˜ al recibida en cuatro distancias (a
los 0.4m, 0.75m, 3.6m y a los 12m) de las cuales,
las dos primeras se realizaron dentro de una pecera
(agua con aproximadamente 115 gramos de sal) y
las dos últimas dentro de una piscina (agua con 8
lb de dicloro).
18REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
Fig. 1. Diagrama de flujo del análisis comparativo.
Fig. 2. Circuito conmutador del transmisor en Proteus
Fig. 3. Recubrimiento del láser.
II. Metodología
Para llevar a cabo con éxito el prototipo de
comunicación subacuática y sacar su atenuación de
potencia recibida conforme aumenta la distancia,
se diseñó un diagrama de flujo Fig. 1 en el cual
se detalla de manera lógica y ordenada todos los
pasos a seguir.
Inicialmente se realizó la programación tanto
para el microcontrolador ESP32 utilizado en el
transmisor como para el Arduino Nano V3.0 USB
Tipo C con Atmega328 utilizado en el receptor.
Para el primero se empleó código ASCII para
representar cada letra del abecedario en binario y
en combinaciones de 5 bits, también se cambió el
tiempo de reloj en la programación de Arduino que
por defecto es un segundo para que el tiempo de
llegada de los datos al receptor sea de 100 ms, es
decir, se aumentó la velocidad de transmisión de
datos. Mientras que, para el segundo se programó
que lea 5 pulsos o a su vez un determinado tiempo
para poder comparar cual es la letra, cuyo proceso
se simplifico´ con una función Serial (si detecta
información ejecuta de lo contrario no ejecuta)
y con la función carácter para descomponer los
datos carácter por carácter.
Una vez programado se implementó los circuitos
necesarios en el software Proteus tanto para el
transmisor como para el receptor.
La Fig. 2 muestra el circuito conmutador del
transmisor que envía datos con ceros (encendido)
y unos (apagado), donde para activar el láser se
utilizó como interruptor un MOSFET (IRFZ44)
conectando al polo negativo del láser y el polo
positivo del láser conectado directamente a los
3.3V de entrada, este MOSFET recibe 3,3V de su
conexión al puerto 7 del microcontrolador ESP32,
el cual, a su vez recibe un voltaje de entrada de
5V ya sea por USB o por batería de litio (con un
elevador de voltaje XL6009). Además, que en los
puertos 31, 30 y 29 se colocó leds indicadores de
envió de datos, mientras que en los puertos 36
y 33 se colocó la pantalla LCD para visualizar
los datos enviados. puertos 36 y 33 se colocó la
pantalla LCD para visualizar los datos enviados.
Fig. 1. Diagrama de flujo del análisis comparativo.
Fig. 2. Circuito conmutador del transmisor en Proteus
Fig. 3. Recubrimiento del láser.
II. Metodología
Para llevar a cabo con éxito el prototipo de
comunicación subacuática y sacar su atenuación de
potencia recibida conforme aumenta la distancia,
se diseñó un diagrama de flujo Fig. 1 en el cual
se detalla de manera lógica y ordenada todos los
pasos a seguir.
Inicialmente se realizó la programación tanto
para el microcontrolador ESP32 utilizado en el
transmisor como para el Arduino Nano V3.0 USB
Tipo C con Atmega328 utilizado en el receptor.
Para el primero se empleó código ASCII para
representar cada letra del abecedario en binario y
en combinaciones de 5 bits, también se cambió el
tiempo de reloj en la programación de Arduino que
por defecto es un segundo para que el tiempo de
llegada de los datos al receptor sea de 100 ms, es
decir, se aumentó la velocidad de transmisión de
datos. Mientras que, para el segundo se programó
que lea 5 pulsos o a su vez un determinado tiempo
para poder comparar cual es la letra, cuyo proceso
se simplifico´ con una función Serial (si detecta
información ejecuta de lo contrario no ejecuta)
y con la función carácter para descomponer los
datos carácter por carácter.
Una vez programado se implementó los circuitos
necesarios en el software Proteus tanto para el
transmisor como para el receptor.
La Fig. 2 muestra el circuito conmutador del
transmisor que envía datos con ceros (encendido)
y unos (apagado), donde para activar el láser se
utilizó como interruptor un MOSFET (IRFZ44)
conectando al polo negativo del láser y el polo
positivo del láser conectado directamente a los
3.3V de entrada, este MOSFET recibe 3,3V de su
conexión al puerto 7 del microcontrolador ESP32,
el cual, a su vez recibe un voltaje de entrada de
5V ya sea por USB o por batería de litio (con un
elevador de voltaje XL6009). Además, que en los
puertos 31, 30 y 29 se colocó leds indicadores de
envió de datos, mientras que en los puertos 36
y 33 se colocó la pantalla LCD para visualizar
los datos enviados. puertos 36 y 33 se colocó la
pantalla LCD para visualizar los datos enviados.
19REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
En la Fig. 7 se observa el funcionamiento del
prototipo de comunicación subacuática mediante
laser. Para lo cual se llenó una pecera de agua,
sumergiendo el circuito transmisor y receptor en
cajas de vidrio (20cm x 20cm, grosor de 6 líneas
y 15cm de altura para el transmisor y 75cm para
el receptor) respectivamente hasta el punto que
los circuitos estén cubiertos por el agua, para
posteriormente enviar los mensajes desde el celular
a través de la aplicación Serial Bluetooth Terminal
que llegan por Bluetooth al microcontrolador
ESP32 encargado de mostrar el mensaje en la
pantalla LCD y de enviar el mensaje en pulsos de
luz ultrarrápidos de aproximadamente 100ms (0
al encender el láser y 1 al apagar el láser), estos
pulsos de luz son detectados por el fototransistor
del circuito receptor.
Después de comprobar el funcionamiento
Fig. 7. Prototipo de comunicación submarina por láser
Fig. 4. Circuito receptor en Proteus
Fig. 5. Placa del transmisor
Además, en la Fig. 3 se muestra el recubrimiento
para sumergir bajo el agua el láser, mediante una
matriz Erlenmeyer (probeta química de vidrio)
con una tapa de caucho, por la cual, se sacó los
cables positivos y negativos del láser para conectar
al circuito transmisor.
De la misma manera, en la Fig. 4. se observa el
circuito receptor, donde se utilizó un fototransistor
que capta la señal variable que viaja a través del
láser, para obtener como salidas 0 y 1 se realizó´
un divisor de voltaje mediante un Opam, el
voltaje positivo va al fototransistor y el negativo
a una sen˜ al de referencia, el Opam a su vez
está conectado al puerto 21 del Arduino donde
se programó un voltaje de 0.8V (si el voltaje es
mayor que 0.8 se dispara a 1 y si es menor baja a 0)
para generar la señal cuadrada con una amplitud
de 5V (dado como voltaje de entrada en el puerto
12 por USB o batería de litio) para visualizar este
funcionamiento se conectó un led. Además, en los
puertos 23 y 22 del Arduino se colocó una pantalla
LCD para visualizar los datos de llegada y leds en
los puertos 30, 29 y 28.
Estos circuitos diseñados en el software Proteus
fueron impresos en placa fenólica, baquelita doble
cara de 7x8 cm (receptor) y 6x10 cm (transmisor),
para posteriormente ser implementados como se
puede observar en la Fig. 5 (transmisor) y Fig. 6
(receptor).
Para enviar los datos al transmisor se empleó
la aplicación Serial Bluetooth Terminal, la
cual permite conectarse mediante bluetooth
al microcontrolador ESP y enviar el mensaje
deseado.
Fig. 6. Placa del receptor
En la Fig. 7 se observa el funcionamiento del
prototipo de comunicación subacuática mediante
laser. Para lo cual se llenó una pecera de agua,
sumergiendo el circuito transmisor y receptor en
cajas de vidrio (20cm x 20cm, grosor de 6 líneas
y 15cm de altura para el transmisor y 75cm para
el receptor) respectivamente hasta el punto que
los circuitos estén cubiertos por el agua, para
posteriormente enviar los mensajes desde el celular
a través de la aplicación Serial Bluetooth Terminal
que llegan por Bluetooth al microcontrolador
ESP32 encargado de mostrar el mensaje en la
pantalla LCD y de enviar el mensaje en pulsos de
luz ultrarrápidos de aproximadamente 100ms (0
al encender el láser y 1 al apagar el láser), estos
pulsos de luz son detectados por el fototransistor
del circuito receptor.
Después de comprobar el funcionamiento
Fig. 7. Prototipo de comunicación submarina por láser
Fig. 4. Circuito receptor en Proteus
Fig. 5. Placa del transmisor
Además, en la Fig. 3 se muestra el recubrimiento
para sumergir bajo el agua el láser, mediante una
matriz Erlenmeyer (probeta química de vidrio)
con una tapa de caucho, por la cual, se sacó los
cables positivos y negativos del láser para conectar
al circuito transmisor.
De la misma manera, en la Fig. 4. se observa el
circuito receptor, donde se utilizó un fototransistor
que capta la señal variable que viaja a través del
láser, para obtener como salidas 0 y 1 se realizó´
un divisor de voltaje mediante un Opam, el
voltaje positivo va al fototransistor y el negativo
a una sen˜ al de referencia, el Opam a su vez
está conectado al puerto 21 del Arduino donde
se programó un voltaje de 0.8V (si el voltaje es
mayor que 0.8 se dispara a 1 y si es menor baja a 0)
para generar la señal cuadrada con una amplitud
de 5V (dado como voltaje de entrada en el puerto
12 por USB o batería de litio) para visualizar este
funcionamiento se conectó un led. Además, en los
puertos 23 y 22 del Arduino se colocó una pantalla
LCD para visualizar los datos de llegada y leds en
los puertos 30, 29 y 28.
Estos circuitos diseñados en el software Proteus
fueron impresos en placa fenólica, baquelita doble
cara de 7x8 cm (receptor) y 6x10 cm (transmisor),
para posteriormente ser implementados como se
puede observar en la Fig. 5 (transmisor) y Fig. 6
(receptor).
Para enviar los datos al transmisor se empleó
la aplicación Serial Bluetooth Terminal, la
cual permite conectarse mediante bluetooth
al microcontrolador ESP y enviar el mensaje
deseado.
Fig. 6. Placa del receptor
20REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
III. Escenarios de estudio
donde, Vp es el voltaje pico en voltios, y Vpp=
voltaje pico a pico en voltios. Para el cálculo de la
potencia de la señal recibida en el fototransistor se
utilizó la ecuación (2),
A. Aguas claras y tranquilas
Las propiedades químicas del agua clara son
generalmente muy similares a las del agua de
lluvia: baja concentración de nutrientes clave y
relativo predominio de sodio [9] [10].
En la Fig. 9 y Fig. 10 se observar el funcionamiento
del prototipo de comunicación subacuática en dos
distancias (0,4m y 0,75m) del primer escenario
(pecera) con agua clara y tranquila (pH de 6,5).
B. Agua de piscina
Para el correcto funcionamiento de la piscina
utilizada se controló y se midió cinco parámetros
esenciales que son:
• Cloro: 8 lbs de dicloro (cloro en pastillas)
otorgando un valor de cloro de 1.4 ppm
(partes por millón).
• pH: nivel de 7.5, que aún se considera
estable.
• Alcalinidad: debido al cloro en pastillas el
rango de alcalinidad es de 87 ppm.
• Ácido isocianúrico: 40 ppm de este
estabilizante.
• Dureza: aproximadamente 175 ppm.
En la Fig. 11 y Fig. 12 se muestra el funcionamiento
del prototipo hasta un alcance máximo de 12m en
el segundo escenario (piscina controlada). Lo cual
se determinó porque para la distancia de 13m el
láser se perdía en el agua y no llegaba al receptor.
donde, P es la potencia en dBW y R es la resistencia
del fototransistor (100 KΩ).
Fig. 9. Medición de voltaje pico a pico a 0,4m.
V 2
V
=p
pp (1)
P(dBW) = 10 log R
2
Vp (2)
Fig. 10. Medición de voltaje pico a pico a 0,75m.
Fig. 8. Configuración del Osciloscopio
Debido a que las mediciones son del voltaje pico a
pico se debe calcular el valor de voltaje pico. Para
lo cual se utiliza la ecuación (1),
del prototipo de comunicación subacuática se
realizó las mediciones del voltaje pico a pico a
cuatro distancias diferentes con el Osciloscopio
KEYSIGHT InfiniiVision DSOX2022A como se
puede observar en la Fig. 8.
Fig. 11. Medición de voltaje pico a pico a 3,6m
III. Escenarios de estudio
donde, Vp es el voltaje pico en voltios, y Vpp=
voltaje pico a pico en voltios. Para el cálculo de la
potencia de la señal recibida en el fototransistor se
utilizó la ecuación (2),
A. Aguas claras y tranquilas
Las propiedades químicas del agua clara son
generalmente muy similares a las del agua de
lluvia: baja concentración de nutrientes clave y
relativo predominio de sodio [9] [10].
En la Fig. 9 y Fig. 10 se observar el funcionamiento
del prototipo de comunicación subacuática en dos
distancias (0,4m y 0,75m) del primer escenario
(pecera) con agua clara y tranquila (pH de 6,5).
B. Agua de piscina
Para el correcto funcionamiento de la piscina
utilizada se controló y se midió cinco parámetros
esenciales que son:
• Cloro: 8 lbs de dicloro (cloro en pastillas)
otorgando un valor de cloro de 1.4 ppm
(partes por millón).
• pH: nivel de 7.5, que aún se considera
estable.
• Alcalinidad: debido al cloro en pastillas el
rango de alcalinidad es de 87 ppm.
• Ácido isocianúrico: 40 ppm de este
estabilizante.
• Dureza: aproximadamente 175 ppm.
En la Fig. 11 y Fig. 12 se muestra el funcionamiento
del prototipo hasta un alcance máximo de 12m en
el segundo escenario (piscina controlada). Lo cual
se determinó porque para la distancia de 13m el
láser se perdía en el agua y no llegaba al receptor.
donde, P es la potencia en dBW y R es la resistencia
del fototransistor (100 KΩ).
Fig. 9. Medición de voltaje pico a pico a 0,4m.
V 2
V
=p
pp (1)
P(dBW) = 10 log R
2
Vp (2)
Fig. 10. Medición de voltaje pico a pico a 0,75m.
Fig. 8. Configuración del Osciloscopio
Debido a que las mediciones son del voltaje pico a
pico se debe calcular el valor de voltaje pico. Para
lo cual se utiliza la ecuación (1),
del prototipo de comunicación subacuática se
realizó las mediciones del voltaje pico a pico a
cuatro distancias diferentes con el Osciloscopio
KEYSIGHT InfiniiVision DSOX2022A como se
puede observar en la Fig. 8.
Fig. 11. Medición de voltaje pico a pico a 3,6m
21REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
IV. Resultados
En esta sección se analiza la potencia recibida
mediante los valores obtenidos de voltaje pico a
pico para las cuatro distancias obtenidas en los dos
escenarios de estudios planteados, dichos valores
se aprecian en la Tabla I.
En el primer escenario de estudio (agua clara y
tranquila) solo se pudo realizar la recepción de
potencia a un alcance máximo de 0,75m debido al
tamaño de la pecera. No hubo mayor inconveniente
en la alineación del rayo láser con el fototransistor,
pero si hubo errores de recepción debido a luz
solar, por lo que se realizó las mediciones en el
laboratorio con luces apagadas y cerradas las
ventanas con cortinas. Debido al tiempo de uso de
los instrumentos del laboratorio solo se obtuvo la
potencia recibida para dos distancias 0,4m y 0,75m
a partir del cálculo del voltaje pico con los valores
medidos de voltajes pico a pico, como se indicó en
la metodología. Dando como resultado valores de
-49,45 dBW y -54,51 dBW respectivamente, donde
ya se puede apreciar un comportamiento lineal entres
las potencias y la relación inversamente proporcional
entres la distancia y la potencia recibida.
Mientras que en el segundo escenario de estudio
(agua de piscina) se pensaba realizar más de cinco
mediciones, sin embargo, solo se optó por realizar
la recepción de potencia a dos distancias debido
a las complicaciones que se presentaron en estas
condiciones, y el tiempo excesivo que llevaba
hacer las pruebas de medición de voltaje pico a
pico de la señal recibida.
La primera medición de voltaje pico a pico de
la señal recibida fue a una distancia de 3,6m
(correspondiente a lo ancho de la piscina) donde ya
se apreció el problema de no tener fijo el rayo láser
apuntando al fototransistor del receptor, porque
al mandar los mensajes se distorsionaban debido
a mala alineación, además se tuvo que esperar
mucho tiempo para que no afecte el viento a la
piscina y también tratar de estar muy quieto en la
misma. Pese a todo se puedo obtener una potencia
recibida de -63,98 dBW. Después se decidió hacer
la prueba para el largo de la piscina (20 m) donde
ya se no se pudo recuperar el mensaje enviado. Por
lo cual se fue acotando la distancia (de metro en
metro) hasta recibir el mensaje enviado llegando
así a una distancia máxima de 12m, donde se
obtuvo una potencia recibida de -82,58 dBW.
Al comparar los resultados de potencia recibida
en el primer escenario y segundo escenario de
estudio se pudo comprobar que las potencia tenían
un comportamiento lineal y que conforme se
aumentaba la distancia la potencia iba reduciendo.
En la Fig. 13 se muestra la gráfica de la potencia
de la señal recibida con respecto a la distancia de
medición, donde se observa un comportamiento
lineal para las potencias entre los rangos de 3.6
m, 12 m, 0.4 m y 0.75 m cuyos valores son de
-49,45 dBW, -54,51 dBW, -63,98 dBW y -82,58
dBW respectivamente. Además, que para todos
los resultados la potencia disminuye conforme la
distancia aumenta.
Fig. 12. Medición de voltaje pico a pico a 12m.
Tabla I
POTENCIA RECIBIDA A DIFERENTES DISTANCIAS
BAJO EL AGUA
Distancia (m) Vpp (V) Vp (V) Resistencia
(ohm) Potencia
(dBW)
0,4
0,75
3,6
12
2,13
1,19
0,4
0,047
1,065
0,595
0,2
0,0235
1k
1k
1k
1k
-49,45
-54,51
-63,98
-82,58
Fig. 13. Potencia de la señal recibida por trayecto en los dos
escenarios de estudio (aguas clara y tranquila y agua de piscina)
IV. Resultados
En esta sección se analiza la potencia recibida
mediante los valores obtenidos de voltaje pico a
pico para las cuatro distancias obtenidas en los dos
escenarios de estudios planteados, dichos valores
se aprecian en la Tabla I.
En el primer escenario de estudio (agua clara y
tranquila) solo se pudo realizar la recepción de
potencia a un alcance máximo de 0,75m debido al
tamaño de la pecera. No hubo mayor inconveniente
en la alineación del rayo láser con el fototransistor,
pero si hubo errores de recepción debido a luz
solar, por lo que se realizó las mediciones en el
laboratorio con luces apagadas y cerradas las
ventanas con cortinas. Debido al tiempo de uso de
los instrumentos del laboratorio solo se obtuvo la
potencia recibida para dos distancias 0,4m y 0,75m
a partir del cálculo del voltaje pico con los valores
medidos de voltajes pico a pico, como se indicó en
la metodología. Dando como resultado valores de
-49,45 dBW y -54,51 dBW respectivamente, donde
ya se puede apreciar un comportamiento lineal entres
las potencias y la relación inversamente proporcional
entres la distancia y la potencia recibida.
Mientras que en el segundo escenario de estudio
(agua de piscina) se pensaba realizar más de cinco
mediciones, sin embargo, solo se optó por realizar
la recepción de potencia a dos distancias debido
a las complicaciones que se presentaron en estas
condiciones, y el tiempo excesivo que llevaba
hacer las pruebas de medición de voltaje pico a
pico de la señal recibida.
La primera medición de voltaje pico a pico de
la señal recibida fue a una distancia de 3,6m
(correspondiente a lo ancho de la piscina) donde ya
se apreció el problema de no tener fijo el rayo láser
apuntando al fototransistor del receptor, porque
al mandar los mensajes se distorsionaban debido
a mala alineación, además se tuvo que esperar
mucho tiempo para que no afecte el viento a la
piscina y también tratar de estar muy quieto en la
misma. Pese a todo se puedo obtener una potencia
recibida de -63,98 dBW. Después se decidió hacer
la prueba para el largo de la piscina (20 m) donde
ya se no se pudo recuperar el mensaje enviado. Por
lo cual se fue acotando la distancia (de metro en
metro) hasta recibir el mensaje enviado llegando
así a una distancia máxima de 12m, donde se
obtuvo una potencia recibida de -82,58 dBW.
Al comparar los resultados de potencia recibida
en el primer escenario y segundo escenario de
estudio se pudo comprobar que las potencia tenían
un comportamiento lineal y que conforme se
aumentaba la distancia la potencia iba reduciendo.
En la Fig. 13 se muestra la gráfica de la potencia
de la señal recibida con respecto a la distancia de
medición, donde se observa un comportamiento
lineal para las potencias entre los rangos de 3.6
m, 12 m, 0.4 m y 0.75 m cuyos valores son de
-49,45 dBW, -54,51 dBW, -63,98 dBW y -82,58
dBW respectivamente. Además, que para todos
los resultados la potencia disminuye conforme la
distancia aumenta.
Fig. 12. Medición de voltaje pico a pico a 12m.
Tabla I
POTENCIA RECIBIDA A DIFERENTES DISTANCIAS
BAJO EL AGUA
Distancia (m) Vpp (V) Vp (V) Resistencia
(ohm) Potencia
(dBW)
0,4
0,75
3,6
12
2,13
1,19
0,4
0,047
1,065
0,595
0,2
0,0235
1k
1k
1k
1k
-49,45
-54,51
-63,98
-82,58
Fig. 13. Potencia de la señal recibida por trayecto en los dos
escenarios de estudio (aguas clara y tranquila y agua de piscina)
22REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
V. Conclusiones
En el presente trabajo se puedo desarrollar
un prototipo de comunicación subacuática
basándose en los estudios realizados de Aqua-
Fi, que representa un avance emocionante en la
conectividad submarina. Al analizar los valores
de potencia de la señal recibida, medidos en dos
escenarios de estudios (agua tranquila y clara
y agua de piscina), se concluyó que el láser se
va atenuando a mayor distancia debido a que
el número de partículas del agua que causan
reflexión del láser también aumenta. Existe
distorsión y perdida de datos cuando no se
alinean perfectamente el transmisor y receptor y
cuando se mueve el agua. Es decir, el prototipo
funciona de manera efectiva en aguas tranquilas.
Se determino el alcance máximo de 12m del
prototipo bajo el agua, porque se realizó pruebas
para distancias mayores hasta 20m (alcance
máximo de Aqua-Fi) en donde ya el láser se
dispersaba y no llegaba al receptor. Para el
circuito receptor se concluyó que no puede recibir
rayos infrarrojos del sol, ya que estos interfieren
en la lectura de los sensores.
Debido a que el fototransistor es sensible a la
luz infrarroja se debe realizar la comunicación
subacuática en un cuarto sin luz solar (pecera)
y en la noche (piscina). Para tener una mayor
precisión en los resultados se debería realizar un
mayor número de mediciones de potencia recibida,
pero el objetivo de este prototipo de demostrar la
comunicación subacuática mediante rayos láser si
se cumplió y de aquí en adelante se espera que el
este trabajo de investigación sea usado como base
para próximos trabajos que quieran ir más allá
y mejorar los inconvenientes mencionados para
llegar a ser una tecnología útil.
También se comparó el resultado de alcance
máximo con el obtenido en la prueba de Aqua-Fi
[11]. Donde se apreció que al usar un fototransistor
el alcance fue de 12m mientras que al usar una
Raspberry Pi Computer. fue de 20m, y que existe
un sinnúmero de obstáculos por superar para que
la comunicación por láser sea una tecnología
vigente en este mundo actual de comunicaciones a
larga distancias [12] [13].
[1] José A. Carmonia, “Transmisión de datos a
alta velocidad: este descubrimiento aprovecha
el láser para mejorar el envío de datos”,
Xataka Smart Home, April, 2019.
[Online]. Available: https://www.xatakahome.
com/curiosidades/transmision-datos-a-alta
velocidad-este-descubrimiento-aprovecha-
laser-para-mejorar-envio- datos
[2] Katherine Schauer, “Laser Communications:
Empowering More Data Than Ever Before”,
NASA’s Goddard Space Flight Center,
Greenbelt, Md., May 1 7 ,
2021. [Online]. Avaible: https://www.nasa.
gov/feature/goddard/2021/laser-communications-
empowering-more-data-than-ever-before.
[3] STAFF INFOGRAFIA, Aqua-Fi, el primer
Wi-Fi mediante LED y láser para navegar
bajo el agua”, La Razón de México Magazine,
December, 2020. [Online]. Avaible: https://
www.razon.com.mx/tecnologia/aqua-fi- primer-
wi-fi-mediante-led-laser-navegar-agua-418051.
[4] Unknown, “Everything You Need To Know
About LiFi”, Lifi.co, 2022. [Online]. Avaible:
https://lifi.co/es/que-es-lifi/#: : text=LiFi%20
e s % 2 0 u n a % 2 0 t e c n o l og % C 3 % A Da % 2 0
de,de%20radio% 20para%20transmitir%20
informaci%C3%B3n.
[5] Paco Rogriguez, “Tecnología Li-Fi: Que es y
cómo puede revolucionar las comunicaciones
móviles”, Xataka Móvil, February 05, 2015.
[Online]. Avaible: https://www.xatakamovil.
com/futuro/tecnologia-li-fi- que-es- y-como-
puede-revolucionar-las-comunicaciones-
moviles
[6] Pablo G. Bejerano, “Aqua-Fi, la tecnología
que podría llevar el WiFi bajo el agua”, Blog
ThinkBig, 2020. [Online]. Avai-ble: https://
blogthinkbig.com/aqua-fi-la-tecnologia-que-
podria-llevar-el wifi- bajo-el-agua
[7] Pedro P. Oliva, “Aqua-Fi: el nuevo sistema
de comunicación inalámbrica subacuática”,
subaQuatica Magazine, June 17, 2020. [Online].
Avaible: https://www.subaquaticamagazine.
es/aqua-fi-el-nuevo-sistema-de comunicacion-
inalambrica-subacuatica/
[8] Pablo, “¿Aqua-Fi? Una red wifi bajo el agua
para la comunicación submarina”, By Orange,
January 18, 2021. [Online]. Avaible: https://
VII. Referencias
V. Conclusiones
En el presente trabajo se puedo desarrollar
un prototipo de comunicación subacuática
basándose en los estudios realizados de Aqua-
Fi, que representa un avance emocionante en la
conectividad submarina. Al analizar los valores
de potencia de la señal recibida, medidos en dos
escenarios de estudios (agua tranquila y clara
y agua de piscina), se concluyó que el láser se
va atenuando a mayor distancia debido a que
el número de partículas del agua que causan
reflexión del láser también aumenta. Existe
distorsión y perdida de datos cuando no se
alinean perfectamente el transmisor y receptor y
cuando se mueve el agua. Es decir, el prototipo
funciona de manera efectiva en aguas tranquilas.
Se determino el alcance máximo de 12m del
prototipo bajo el agua, porque se realizó pruebas
para distancias mayores hasta 20m (alcance
máximo de Aqua-Fi) en donde ya el láser se
dispersaba y no llegaba al receptor. Para el
circuito receptor se concluyó que no puede recibir
rayos infrarrojos del sol, ya que estos interfieren
en la lectura de los sensores.
Debido a que el fototransistor es sensible a la
luz infrarroja se debe realizar la comunicación
subacuática en un cuarto sin luz solar (pecera)
y en la noche (piscina). Para tener una mayor
precisión en los resultados se debería realizar un
mayor número de mediciones de potencia recibida,
pero el objetivo de este prototipo de demostrar la
comunicación subacuática mediante rayos láser si
se cumplió y de aquí en adelante se espera que el
este trabajo de investigación sea usado como base
para próximos trabajos que quieran ir más allá
y mejorar los inconvenientes mencionados para
llegar a ser una tecnología útil.
También se comparó el resultado de alcance
máximo con el obtenido en la prueba de Aqua-Fi
[11]. Donde se apreció que al usar un fototransistor
el alcance fue de 12m mientras que al usar una
Raspberry Pi Computer. fue de 20m, y que existe
un sinnúmero de obstáculos por superar para que
la comunicación por láser sea una tecnología
vigente en este mundo actual de comunicaciones a
larga distancias [12] [13].
[1] José A. Carmonia, “Transmisión de datos a
alta velocidad: este descubrimiento aprovecha
el láser para mejorar el envío de datos”,
Xataka Smart Home, April, 2019.
[Online]. Available: https://www.xatakahome.
com/curiosidades/transmision-datos-a-alta
velocidad-este-descubrimiento-aprovecha-
laser-para-mejorar-envio- datos
[2] Katherine Schauer, “Laser Communications:
Empowering More Data Than Ever Before”,
NASA’s Goddard Space Flight Center,
Greenbelt, Md., May 1 7 ,
2021. [Online]. Avaible: https://www.nasa.
gov/feature/goddard/2021/laser-communications-
empowering-more-data-than-ever-before.
[3] STAFF INFOGRAFIA, Aqua-Fi, el primer
Wi-Fi mediante LED y láser para navegar
bajo el agua”, La Razón de México Magazine,
December, 2020. [Online]. Avaible: https://
www.razon.com.mx/tecnologia/aqua-fi- primer-
wi-fi-mediante-led-laser-navegar-agua-418051.
[4] Unknown, “Everything You Need To Know
About LiFi”, Lifi.co, 2022. [Online]. Avaible:
https://lifi.co/es/que-es-lifi/#: : text=LiFi%20
e s % 2 0 u n a % 2 0 t e c n o l og % C 3 % A Da % 2 0
de,de%20radio% 20para%20transmitir%20
informaci%C3%B3n.
[5] Paco Rogriguez, “Tecnología Li-Fi: Que es y
cómo puede revolucionar las comunicaciones
móviles”, Xataka Móvil, February 05, 2015.
[Online]. Avaible: https://www.xatakamovil.
com/futuro/tecnologia-li-fi- que-es- y-como-
puede-revolucionar-las-comunicaciones-
moviles
[6] Pablo G. Bejerano, “Aqua-Fi, la tecnología
que podría llevar el WiFi bajo el agua”, Blog
ThinkBig, 2020. [Online]. Avai-ble: https://
blogthinkbig.com/aqua-fi-la-tecnologia-que-
podria-llevar-el wifi- bajo-el-agua
[7] Pedro P. Oliva, “Aqua-Fi: el nuevo sistema
de comunicación inalámbrica subacuática”,
subaQuatica Magazine, June 17, 2020. [Online].
Avaible: https://www.subaquaticamagazine.
es/aqua-fi-el-nuevo-sistema-de comunicacion-
inalambrica-subacuatica/
[8] Pablo, “¿Aqua-Fi? Una red wifi bajo el agua
para la comunicación submarina”, By Orange,
January 18, 2021. [Online]. Avaible: https://
VII. Referencias
23REVISTA PERSPECTIVASVOLUMEN 7, N˚1 / ENERO - JUNIO 2025 / e - ISSN: 2661
blog.orange.es/innovacion/wifi-submarina/.
[9] German Escribano, “Aguas tranquilas”,
MUNDOCRITICA, April 15, 2015. [Online].
Avaible: https://mundocritica.com/aguas-
tranquilas1
[10] Unknown, Ríos de aguas claras”, AGUAS
AMAZONICAS, Perú, 2019. [Online]. Avaible:
https://aguasamazonicas.org/aguas/tipos-de-
rios/rios- de-aguas-claras.
[11] Ben Coxworth, “Aqua-Fi could bring Wi-
Fi like tech to the underwater world”, New
Atlas, Telecomunicaiones, Junio 11, 2020.
[Online]. Avaible: https://newatlas.com/
telecommunications/aqua-fi-underwater-wi-fi/
[12] Dennis, A. K. “Raspberry pi computer
architecture essentials”, Packt Publishing Ltd.,
2016.
[13] Amit Malewar, “Aqua-Fi: An underwater WiFi
system”, Tech Explorist, Technology, Junio
14, 2020. [Online]. Avaible: https://www.
techexplorist.com/aqua-fi-underwater-wifi-
system/33051/
blog.orange.es/innovacion/wifi-submarina/.
[9] German Escribano, “Aguas tranquilas”,
MUNDOCRITICA, April 15, 2015. [Online].
Avaible: https://mundocritica.com/aguas-
tranquilas1
[10] Unknown, Ríos de aguas claras”, AGUAS
AMAZONICAS, Perú, 2019. [Online]. Avaible:
https://aguasamazonicas.org/aguas/tipos-de-
rios/rios- de-aguas-claras.
[11] Ben Coxworth, “Aqua-Fi could bring Wi-
Fi like tech to the underwater world”, New
Atlas, Telecomunicaiones, Junio 11, 2020.
[Online]. Avaible: https://newatlas.com/
telecommunications/aqua-fi-underwater-wi-fi/
[12] Dennis, A. K. “Raspberry pi computer
architecture essentials”, Packt Publishing Ltd.,
2016.
[13] Amit Malewar, “Aqua-Fi: An underwater WiFi
system”, Tech Explorist, Technology, Junio
14, 2020. [Online]. Avaible: https://www.
techexplorist.com/aqua-fi-underwater-wifi-
system/33051/